JP2010527163A - Method of manufacturing a solar cell of the porous structure - Google Patents

Method of manufacturing a solar cell of the porous structure

Info

Publication number
JP2010527163A
JP2010527163A JP2010508317A JP2010508317A JP2010527163A JP 2010527163 A JP2010527163 A JP 2010527163A JP 2010508317 A JP2010508317 A JP 2010508317A JP 2010508317 A JP2010508317 A JP 2010508317A JP 2010527163 A JP2010527163 A JP 2010527163A
Authority
JP
Grant status
Application
Patent type
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2010508317A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
イ,ヨンヒュン
キム,ジンア
キム,ソンヒ
キム,ゾンファン
キム,ボンソン
コ,ジフン
ゾン,イルヒョン
ユン,ジュファン
Original Assignee
エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infra-red radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0216Coatings
    • H01L31/02161Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02167Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H01L31/02168Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells the coatings being antireflective or having enhancing optical properties for the solar cells
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infra-red radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0236Special surface textures
    • H01L31/02363Special surface textures of the semiconductor body itself, e.g. textured active layers
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infra-red radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248Semiconductor devices sensitive to infra-red radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0256Semiconductor devices sensitive to infra-red radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
    • H01L31/0264Inorganic materials
    • H01L31/028Inorganic materials including, apart from doping material or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic System
    • H01L31/0284Inorganic materials including, apart from doping material or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic System comprising porous silicon as part of the active layer(s)
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infra-red radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infra-red radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06Semiconductor devices sensitive to infra-red radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L31/072Semiconductor devices sensitive to infra-red radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PN heterojunction type
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Abstract

本発明は、多孔性構造を有する太陽電池とその製造方法に関し、第1不純物領域のシリコン基板上に、表面が複数個のホールが形成された多孔性構造を有し、前記第1不純物と相異する第2不純物領域にドーピングされた半導体層を包含する太陽電池であり、特に、前記第1不純物領域のシリコン基板と、第2不純物領域の半導体層との間に高濃度の第1不純物がドーピングされた第1不純物の半導体層をさらに包含し、前記多孔性構造の表面上に前記シリコン基板を不動態化させるパッシべーション層や反射防止膜をさらに形成することのできる太陽電池である。 The present invention relates to a method of manufacturing a solar cell having a porous structure, on a silicon substrate of a first impurity region, the surface has a plurality of holes are formed porous structure, the first impurity and the phase a solar cell including a semiconductor layer doped with a second impurity region of different, in particular, a silicon substrate of said first impurity region, a high concentration first impurity between the semiconductor layer of the second impurity region encompasses semiconductor layer of the first impurity doped Furthermore, a solar cell capable of further forming the passivation layer or anti-reflection film of the silicon substrate is passivated on the surface of the porous structure.

Description

本発明は、次世代クリーンエネルギー源である太陽電池において、多孔性シリコン基板を利用するバルク型太陽電池素子の開発と、構造的、結晶学的観点で、太陽電池基板を制御する技術と、多孔性構造による多様な太陽光波長の領域において均一に低い反射率を有することにより素子の品質特性を向上させ、光電変換効率の改善を目指すことである。 The present invention provides a solar cell which is the next generation clean energy source, development of a bulk type solar cell device using a porous silicon substrate, structures, in crystallographic viewpoint, a technology for controlling the solar cell substrate, porous to improve the quality characteristics of the device by having a uniformly low reflectivity in the region of the various sunlight wavelengths due to gender structure, it is to aim the improvement of photoelectric conversion efficiency. また、互に異なるタイプの半導体層の積層形態及びドーピング濃度を異にすることによって、各半導体層のフェルミエネルギーレベルを調整して半導体層間の隣接面において多い電荷が蓄積される高効率の太陽電池に関する。 Further, mutually different by differing in laminated form and doping concentration type semiconductor layer, high efficiency solar cells often charge at the adjacent surface of the semiconductor layers by adjusting the Fermi energy level of the semiconductor layer is accumulated on. また、多孔性構造であるシリコンウエハー基板上に形成されるパッシべーション層によって前記基板が不動態化されて表面欠陥が最少化され、太陽電池の効率が向上されるバルク型シリコン太陽電池及びその製造方法に関する。 Also, the porous structure surface defects the substrate is passivated by a passivation layer formed on a silicon wafer substrate is is minimized, and the bulk type silicon solar cell efficiency of the solar cell is improved It relates to a method for manufacturing.

太陽電池は、フォトダイオードの一種であり、太陽光を直接電力に転換させる目的に利用されているので、代替エネルギー源として地上では勿論、宇宙開発のためにもその利用が漸次拡大されているとともに、電力用電子素子として非常に重要になっている。 Solar cells are a type of photodiode, because it is used for the purpose of converting sunlight into direct power, on the ground as an alternative energy source, of course, together with its use also for space development is gradually enlarged , it has become very important as a power electronic device. その構造もPN接合型、ショートキーバリア型、及び/又は半導体のヘテロ接合などでなることなどがあり、素材としてはシリコン・ガリウムヒ素などの結晶体、その他、各種半導体が広範囲に利用されている。 Its structure also PN junction type, include be like a short key barrier type, and / or a semiconductor heterojunction, the material crystal such as silicon-gallium arsenide, and other various types of semiconductor are widely utilized .

特に、最近では、多結晶シリコン又は非晶質シリコンを利用する太陽電池の開発と実用化が非常に注目を受けている。 In particular, recently, polycrystalline silicon, or the development and commercialization of solar battery using amorphous silicon is under considerable attention.

しかし、高い光電変換効率と品質特性を有する、単結晶のシリコンウエハーを基板とするバルク型太陽電池が常用化されている実情である。 However, in actuality having high photoelectric conversion efficiency and quality characteristics, the bulk type solar cell silicon wafers of single crystal and the substrate are commercialized.

一般的に、シリコン結晶系太陽電池は、シリコンウエハーを出発原料とする。 Generally, crystalline silicon solar cells, the silicon wafer as a starting material. シリコンウエハーは、高純度で精製されたシリコンを高温加熱して結晶で成長されたインゴットを作製し、これを切断と研磨を通じて大型の結晶板形態のウエハー基板を作製する。 Silicon wafer, was prepared an ingot grown silicon purified in high purity by high-temperature heating to crystals, which to produce a wafer substrate of a large crystal plate forms through grinding and cutting.

クリスタルは原子が規則的に配列された物質を意味する。 Crystal means a substance atoms are regularly arranged.

従来の太陽電池の製造において、最も重要なウエハーの処理工程は、基板表面のテクスチャー(texturing)、つまり、組織化である。 In the production of conventional solar cells, the most important wafer processing steps, the texture of the substrate surface (texturing), that is, the organization. このようなテクスチャーの目的は、光を受ける太陽電池の表面部における反射率を減少させるとともに、太陽電池内での光の通過経路を伸ばすことによって、太陽電池内部への光吸収を増加させることで光吸収の効率を向上させようとすることである。 The purpose of such texture, a slight proportion reflectance at the surface of the solar cell that receives light, by extending the passage path of the light in the solar cell, by increasing the light absorption to the internal solar cell it is to try to improve the efficiency of light absorption.

従来技術によると、鏡面研磨処理されたウエハー表面は、入射する太陽光の30%〜50%程度を反射させるが、表面をピラミッド形態にテキスチャーさせると、入射する太陽光の10%〜20%程度が反射するようになって反射率が顕著に減少される。 According to the prior art, mirror polishing the treated wafer surface is to reflect about 30% to 50% of incident sunlight and thereby texture the surface in a pyramid form, about 10% to 20% of the incident solar ray There reflectivity is significantly reduced so as to reflect. さらに、テキスチャーされた表面に反射防止膜(AR:anti−reflective)を蒸着させた場合、反射率を約5%〜10%までに減少させることができることが知られている。 Furthermore, texture antireflection film on the surface (AR: anti-reflective) when evaporated, and it is known that it is possible to reduce the reflectance by about 5% to 10%.

しかし、前記の反射率は、太陽光の主要吸収波長帯域である500nm〜1000nmで観察された平均値であって、太陽光波長範囲の低い波長領域である300nm〜400nmにおいては比較的高い反射度を有し、反射防止膜を蒸着した後のみ相対的により低い反射度を有するようになる問題がある。 However, the reflectivity of the is a mean value observed in 500nm~1000nm a major absorption wavelength region of sunlight, relatively high reflectivity in 300nm~400nm a low wavelength region sunlight wavelength range the a, there is a problem that will have a lower reflectivity than the relatively only after depositing the antireflection film.

したがって、全ての太陽光の波長領域において、均一に低い反射率を有する基板表面の新しい処理方法の開発が必要な実情である。 Accordingly, in the wavelength region of all sunlight, in actuality development requires new processing method for a substrate surface having a uniformly low reflectivity.

一方、従来のシリコン太陽電池の製造において最も重要なウエハーの処理工程は、P型シリコンウエハー基板にN型の物質を注入してPN接合を形成することである。 On the other hand, the process of the most important wafers in the production of conventional silicon solar cells is to form a PN junction by implanting N type material to P-type silicon wafer substrate. このようなPN接合部位は、光から変換された起電力の発生する部分であるので、太陽電池の効率や素子の特性上、非常に重要な部材である。 Such PN junction site, since it is a portion for generating the converted electromotive force from light, the characteristics of efficiency and device of the solar cell, is a very important element. PN接合の作製方法としては、大別して熱拡散法又はイオン注入法がある。 As a method for manufacturing a PN junction, there is a thermal diffusion method or an ion implantation method roughly.

前記のようなイオン注入法を使用して、P型シリコンウエハー基板にN型物質を注入するか、又は、N型シリコンウエハー基板にP型物質を注入してPN接合素子を形成することは良く知られている。 Using ion implantation as described above, or implanting N-type material to P-type silicon wafer substrate, or it may be formed of PN junction element by implanting P-type material in the N-type silicon wafer substrate Are known. しかし、本発明のように多孔性シリコンウエハーを活用する新しい太陽電池素子の開発と、一般的な太陽電池の製造方法を使用するとともに、高効率の反復再現的な効果を期待することのできる太陽電池の製造方法に対する開発は未だ微々たる実情である。 However, the sun can develop a new solar cell element utilizing porous silicon wafer, while using a method of manufacturing a general solar cell, it is expected repetitive reproduction effect of high efficiency as in the present invention development for the preparation method of a battery is still insignificant circumstances.

前記の従来技術における上述した問題などを解決するべく本発明の目的は、多様な太陽光の波長領域において、全般的に低い反射率を有する多孔性構造の表面を有する高効率のバルク型太陽電池を提供することである。 The object of the present invention to solve the problems such as described above in the prior art, in the wavelength region of diverse sunlight, high efficiency of the bulk type solar cell having a surface of a porous structure having a generally low reflectance it is to provide a.

また、これらのシリコン基板の表面に形成される安定的な物質でなるパッシべーション層を形成して表面欠陥の最少化された高効率の太陽電池を提供することにある。 Another object is to provide a minimized by high efficiency solar cell stable comprising a material passivation layer formed to the surface defects formed on the surface of the silicon substrate.

また、本発明の他の目的は、最適の不純物注入方法によって製造される太陽電池を既存の太陽電池の製造工程を最大限に活用するとともに、高効率の高品質特性を有しながら、大量生産を可能にしてコストを低減させることによって経済的メリットのある太陽電池の製造方法を提供することにある。 Another object of the present invention is to utilize the solar cell manufactured by the impurity implantation method optimal to maximize the production process of an existing solar cell, while having a high quality characteristics of high efficiency, mass production the possible to to provide a method of manufacturing a solar cell with economic benefit by reducing the cost.

上述の目的を達成するための本発明の太陽電池は、第1不純物領域のシリコン基板上に前記第1不純物領域と相異する第2不純物領域の半導体層を包含する太陽電池において、前記第2不純物領域の半導体層の表面が複数個のホールが形成された多孔性構造を有する。 Solar cell of the present invention for achieving the above object, in the solar cell including a semiconductor layer of the second impurity region different from said first impurity region on a silicon substrate of a first impurity region, the second having a porous structure in which the surface of the semiconductor layer of the impurity region a plurality of holes are formed.

本発明において、前記第1不純物領域のシリコン基板とは、1つの出発基板が特定の不純物でドーピングされた外因性半導体(extrinsic semiconductor)基板を意味する。 In the present invention, the A silicon substrate of a first impurity region, is one of the starting substrate doped with a specific impurity extrinsic semiconductor (extrinsic Semiconductor) means the substrate. 前記出発基板は、不純物の種類によってP型半導体基板、又は、N型半導体基板であることができる。 It said starting substrate, P-type semiconductor substrate depending on the type of impurities, or may be a N-type semiconductor substrate.

したがって、本発明において、前記第2不純物領域は、出発基板である外因性半導体基板にドーピングされた第1不純物と異なる不純物であって、前記第1不純物領域の半導体と異なる種類の半導体層を形成することのできる不純物でドーピングされた半導体層を意味する。 Accordingly, in the present invention, the second impurity region is an impurity different from the first impurity doped exogenously semiconductor substrate as the starting substrate, forming a semiconductor different types of semiconductor layers of said first impurity region It means a semiconductor layer doped with an impurity which can be. 出発基板である第1不純物領域の基板がP型半導体基板である場合、第2不純物領域は第15族などに包含された元素らでなるN型不純物でドーピングされて前記P型半導体基板の表面層に形成されたN型半導体層であることができる。 If the substrate of the first impurity region, which is the starting substrate is P-type semiconductor substrate, the second impurity region is a surface of the P-type semiconductor substrate is doped with N-type impurities consisting of elemental et al, which is included in such group 15 it can be an N-type semiconductor layer formed on the layer. また、出発基板である第1不純物領域の基板がN型半導体基板である場合、第2不純物領域は第13族などに包含された元素らでなるP型不純物でドーピングされて前記N型半導体基板の表面層に形成されたP型半導体層であるであることができる。 Further, when the substrate of the first impurity region, which is the starting substrate is an N-type semiconductor substrate, the second impurity region is the N-type semiconductor substrate is doped with P-type impurities consisting of elemental et al, which is included in such group 13 it can be located in the P-type semiconductor layer formed on the surface layer of the.

本発明において、前記第1不純物はP型半導体不純物であり、第2不純物はN型半導体不純物であることができ、その逆も可能である。 In the present invention, the first impurity is a P-type semiconductor impurity, the second impurity may be an N-type semiconductor impurity, and vice versa. また、前記シリコン基板は単結晶シリコンであるか、又は、多結晶シリコンであることもでき、特に制限されない。 Further, the silicon or substrate is a single crystal silicon, or can also be a polycrystalline silicon is not particularly limited.

本発明において、前記第2不純物領域の半導体層における多孔性構造は、表面の所定部位に上部電極を包含し、前記上部電極が形成された部分を除いた残りの表面に形成されることができる。 In the present invention, the porous structure in a semiconductor layer of the second impurity region may be formed to include a top electrode to a predetermined site on the surface, the remaining surface except for the portion where the upper electrode is formed .

本発明において、前記第1不純物領域のシリコン基板の下部には、導電性金属の中から選択されるいずれか1つの金属からなる下部電極をさらに包含することができる。 In the present invention, wherein the lower portion of the silicon substrate of a first impurity region, the lower electrode made of any one metal selected from among conductive metal may be further included. 前記下部電極は、導電性金属であればいずれも可能であるが、特に、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、白金(Pt)などでなる電極であることができる。 The lower electrode, but any possible if an electrically conductive metal, in particular, aluminum (Al), silver (Ag), may be an electrode made of platinum (Pt).

本発明において、前記第1不純物領域のシリコン基板と第2不純物領域の半導体層との間に、前記第1不純物領域の濃度より高濃度で、かつ多孔性である第1不純物領域の半導体層をさらに包含することができる。 In the present invention, between the semiconductor layer of the silicon substrate and the second impurity region of the first impurity region, at a higher concentration than the concentration of said first impurity region, and a semiconductor layer of the first impurity region is a porous it can be further included.

前記第1不純物領域の半導体層の厚さは、特に制限されないが、100nm〜600nmであることができる。 The thickness of the semiconductor layer of the first impurity region is not particularly limited, and may be 100 nm to 600 nm.

また、前記多孔性構造における各ホールの深さは、前記第2不純物領域の半導体層の厚さより小さいか、又は同一であるか、又は大きくすることができ、すべてのホールは均一又は均一でないこともできる。 The depth of each hole in the porous structure, or the smaller than the thickness of the second semiconductor layer of the impurity region, or the same, or can be increased, all the holes are not uniform or homogeneous It can also be.

前記ホールの形状は、その縦断面がU字形、V字形、多角形の中いずれか1つ以上の形態であって、前記ホールの縦断面が互に異なる形状を有して一緒に形成されることができる。 The shape of the hole, the longitudinal section U-shaped, V-shaped, be any one or more forms in the polygon, is formed together with a mutually different shape vertical section of the hole be able to. 又、ホールの表面形状は、四角形、多角形、円形、又は、これと類似する形状を有する不定形の形態を有するか、又は、これらと共に形成された構造を有する。 The surface shape of the hole has a square, polygonal, circular, or have either amorphous form having a shape similar thereto, or a formed structure with these. また、前記ホールとホールとの間に形成される残留構造物の形態は、針(needle)状の形態を有することもできる。 Further, the form of the residual structure to be formed between the hole and the hole may also have a needle (needle) form.

前記ホールの形状は、ホールの基底点を包含する面と側面で成る角度は、0°〜135°であることを特徴とすることができる。 The shape of the hole, the angle made by including surface and the side of the base point of the hole may be characterized in that it is a 0 ° to 135 °.

前記ホールの深さや幅は、特に制限されないが、好ましくは10nm〜10mmであることができる。 The depth and width of the hole is not particularly limited, preferably a 10Nm~10mm.

前記第2不純物領域の半導体層における多孔性構造の表面気孔度は10%〜70%であることができる。 Surface porosity of the porous structure in a semiconductor layer of the second impurity region may be 10% to 70%.

また、前記第2不純物領域の半導体層の表面は、X線回折法(XRD)を利用する結晶分析において、220、311、320、331、400、411、422、511、531、533の中いずれか1つ以上の結晶面を有することができる。 Further, the surface of the semiconductor layer of the second impurity region in the crystal analysis, utilizing X-ray diffraction method (XRD), either in the 220,311,320,331,400,411,422,511,531,533 one or more may have a crystal plane.

本発明の太陽電池は、前記第2不純物領域の半導体層における多孔性構造の表面に前記シリコン基板を不動態化させるパッシべーション層又は反射防止膜をさらに包含することができる。 Solar cell of the present invention may further include a porous passivation layer or anti-reflection film using the silicon substrate is passivated on the surface of the structure in a semiconductor layer of the second impurity region.

前記パッシベーション層は、シリコン酸化物又はシリコン系非晶質化合物からなることができるが、必ずしもこれらの物質に制限されない。 The passivation layer may be formed of silicon oxide or silicon-based amorphous compound, not necessarily limited to these materials.

前記パッシベーション層を形成する物質の屈折率は、大気の屈折率と前記シリコン基板の屈折率との中間の値を有することができ、特に1.7〜2.2であることができる。 The refractive index of the material forming the passivation layer may have an intermediate value between the refractive index of the silicon substrate and the refractive index of the atmosphere can be particularly 1.7-2.2.

本発明の1実施形態による太陽電池の製造方法は、第1不純物領域のシリコン基板の上部に前記第1不純物領域の第1不純物と相異する第2不純物をドーピングして第2不純物領域の半導体層を形成する段階と、前記第2不純物領域の半導体層の表面に複数個のホールが形成された多孔性構造を形成する段階を包含する。 Method of manufacturing a solar cell according to one exemplary embodiment of the present invention, a semiconductor of the second impurity region of the second impurity doped to the first differs from the impurity of the first impurity region on the silicon substrate of a first impurity region It includes forming a layer, forming a plurality of holes formed porous structure on the surface of the semiconductor layer of the second impurity region.

本発明の他の1実施形態による太陽電池の製造方法は、第1不純物領域のシリコン基板に前記第1不純物領域の第1不純物と相異する第2不純物をドーピングして第2不純物領域の半導体層を形成する段階と、前記第1不純物領域のシリコン基板と第2不純物領域の半導体層とが接する水平面の中、いずれか1つの面の間に前記シリコン基板の第1不純物濃度より高い濃度の第1不純物領域の半導体層を形成する段階と、前記形成された第2不純物領域の半導体層の中、側面に形成される第2不純物領域の半導体層を除去する段階と、前記第1不純物領域のシリコン基板と隣接する第2不純物領域の半導体層を除去して電極を形成する段階と、前記除去されなく残っている第2不純物領域の半導体層の表面に複数個のホールが形成された多孔 Method of manufacturing a solar cell according to another embodiment of the present invention, a semiconductor of the second impurity region of the second impurity doped to the first differs from the impurity of the first impurity region in a silicon substrate of a first impurity region forming a layer, said first impurity region in the silicon substrate and the semiconductor layer are in contact with the horizontal surface of the second impurity region, the one of higher concentration than the first impurity concentration of the silicon substrate between the surfaces forming a semiconductor layer of the first impurity region, among the semiconductor layer of the second impurity region which is the formation, and removing the semiconductor layer of the second impurity region formed on the side surfaces, said first impurity region porosity and step, a plurality of holes in the surface of the semiconductor layer of the second impurity regions remaining without being the removing is formed for forming a semiconductor layer is removed the electrode of the second impurity region silicon substrate with adjacent 構造を形成する段階とを包含する。 Including forming a structure.

前記第1不純物領域の半導体層を形成する方法は、多孔性シリコン層の形成方法によることができる。 A method of forming a semiconductor layer of the first impurity region can be due to the formation method of the porous silicon layer.

また、前記側面に形成された第2不純物領域の半導体層を除去する方法は、エッジアイソレーションを利用することができる。 A method of removing a semiconductor layer of a second impurity region formed in the side surface may be utilized edge isolation.

本発明の製造方法において、前記第2不純物領域の半導体層の表面に多孔性構造を形成する段階は、第2不純物領域の半導体層の上部の所定部位に上部電極を形成した後、前記上部電極が形成された部分を除く残りの第2不純物領域の半導体層の表面に多孔性構造を形成することを特徴とする。 In the production method of the present invention, the forming of a porous structure on the surface of the semiconductor layer of the second impurity region is formed by forming an upper electrode on the predetermined portion of the upper portion of the semiconductor layer of the second impurity region, said upper electrode There and forming a porous structure on the surface of the semiconductor layer of the remaining second impurity region excluding the forming portion.

前記第2不純物をドーピングする方法は、イオン注入法、熱拡散法、及びオキシ塩化リン(POCl )拡散法の中から選択されることができる。 How to doping said second impurity, ion implantation, thermal diffusion, and phosphorus oxychloride (POCl 3) can be selected from among the diffusion.

特に、前記第2不純物をドーピングする方法は、800℃〜900℃の炉内に前記第1不純物領域のシリコン基板を置いて、第2不純物を含有するガスを注入することもできる。 In particular, a method of doping the second impurity may be at a silicon substrate of said first impurity region in an oven at 800 ° C. to 900 ° C., injecting a gas containing a second impurity.

前記第1不純物がP型であり、第2不純物がN型であるとき、前記第2不純物を含有するガスはオキシ塩化リン(POCl )であることができる。 Wherein the first impurity is a P-type, when the second impurity is N-type, gas containing the second impurity may be phosphorus oxychloride (POCl 3).

本発明の製造方法において、前記多孔性構造を形成する方法は、湿式化学エッチング法、乾式化学エッチング法、電気化学エッチング法、機械的エッチング法の中いずれか1つの方法によってシリコン基板をエッチングすることができる。 In the production method of the present invention, a method of forming the porous structure, wet chemical etching, dry chemical etching, electrochemical etching, etching the silicon substrate by any one method in the mechanical etching method can.

前記湿式化学エッチング法及び電気化学エッチング法を使用する場合、シリコン基板との反応物質は、フッ酸(HF)、窒酸(HNO )、酢酸(CH COOH)で構成された群から選択される1種以上の酸であることができる。 When using the wet chemical etching and electrochemical etching, reactive material with the silicon substrate, hydrofluoric acid (HF), nitric (HNO 3), it is selected from a group consisting of acetic acid (CH 3 COOH) it can be one or more acids that.

特に、前記シリコン基板との反応物質は、フッ酸(HF)、窒酸(HNO )、酢酸(CH COOH)で構成された群から選択される1種以上の酸と、アセトニトリル(acetonitrile)、ジメチルホルムアミド(dimethyl formamide)、ホルムアミド(formamide)、ジエチルスルホキシド(diethyl sulfoxide)、ヘキサメチルリン酸トリアミド(hexamethyl phosphoric triamide)、ジメチルアセトアミド(dimethyl acetamide)、水(water)、メチルアルコール(methyl alcohol)、エチルアルコール(ethyl alcohol)、イソプロピルアルコール(isopropyl alcohol)か In particular, the reactants of the silicon substrate, hydrofluoric acid (HF), nitric (HNO 3), acetic acid one and more acids selected from a group consisting of (CH 3 COOH), acetonitrile (acetonitrile) , dimethylformamide (dimethyl formamide), formamide (formamide), diethyl sulfoxide (diethyl sulfoxide), hexamethylphosphoric triamide (hexamethyl phosphoric triamide), dimethyl acetamide (dimethyl acetamide), water (water), methyl alcohol (methyl alcohol), ethyl alcohol (ethyl alcohol), or isopropyl alcohol (isopropyl alcohol) 構成された群から選択される1種以上の物質との混合液であることができる。 Can from a group consisting of a mixture of one or more materials selected.

本発明の製造方法において、前記湿式化学エッチング法、乾式化学エッチング法、電気化学エッチング法の中選択されるいずれか1つの方法を使用する場合、前記多孔性構造が形成された表面に生成されるシリコン酸化物が除去される反応が最終的な反応になるべく維持することを特徴とすることができる。 In the production method of the present invention, the wet chemical etching, dry chemical etching process, when using any one method selected among the electrochemical etching process is generated in the porous structure is formed surface reactions of silicon oxide is removed it can be characterized in that as much as possible maintaining the final reaction.

本発明の太陽電池の製造方法は、前記各工程段階の以後に、前記第2不純物領域の半導体層における多孔性構造表面に前記シリコン基板を不動態化させるパッシべーション層又は反射防止膜を形成する段階をさらに包含することができる。 The method of manufacturing a solar cell of the present invention, the in each subsequent process steps, forming the second porous the silicon substrate to the structured surface base passive passivating Shon layer or antireflective layer in the semiconductor layer of the impurity region the step of may further include.

前記パッシベーション層を形成する方法は、前記多孔性構造が形成されたシリコン基板の表面に対する熱的湿式酸化反応法、前記多孔性構造が形成されたシリコン基板の表面に対する熱的乾式酸化反応法、及び前記多孔性構造が形成されたシリコン基板の上部にシリコン系非晶質化合物を蒸着するプラズマ化学気相成長法(PECVD;Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)の中から選択されるいずれか1つの方法であることができる。 A method of forming the passivation layer, the thermal wet oxidation method on the surface of a silicon substrate porous structure is formed, thermal dry oxidation method on the surface of the silicon substrate porous structure is formed, and is any one method selected from among; (plasma Enhanced chemical vapor deposition PECVD) the porous structure a plasma chemical vapor deposition method for depositing a silicon-based amorphous compound on the silicon substrate formed be able to.

本発明によると、結晶学的及び/又は構造的観点で多様な形態のホールをシリコンウエハー基板上に形成してなる多孔性構造のバルク型太陽電池を提供して、太陽光の広帯域波長において均一的に反射率を低める効果を得ることができる。 According to the present invention, to provide a bulk type solar cell of the porous structure obtained by forming holes in various forms on a silicon wafer substrate with crystallographic and / or structural point of view, uniform in a wideband wavelength of sunlight it is possible to obtain an effect to reduce the reflectance.

本発明の1実施形態による太陽電池の構造を示す縦断面図である。 It is a longitudinal sectional view showing a structure of a solar cell according to an embodiment of the present invention. 本発明の1実施形態による太陽電池の構造を示す縦断面図である。 It is a longitudinal sectional view showing a structure of a solar cell according to an embodiment of the present invention. 本発明の1実施形態による太陽電池の構造を示す縦断面図である。 It is a longitudinal sectional view showing a structure of a solar cell according to an embodiment of the present invention. 本発明の1実施形態による太陽電池の構造を示す縦断面図である。 It is a longitudinal sectional view showing a structure of a solar cell according to an embodiment of the present invention. 本発明の1実施形態による太陽電池の構造を示す縦断面図である。 It is a longitudinal sectional view showing a structure of a solar cell according to an embodiment of the present invention. 本発明の1実施形態による太陽電池の構造を示す縦断面図である。 It is a longitudinal sectional view showing a structure of a solar cell according to an embodiment of the present invention. 本発明の1実施形態による太陽電池表面の断面を電子顕微鏡で観察した断写真面図である。 The cross-section of the solar cell surface in accordance with an embodiment of the present invention is a cross-photographic view of electron microscopic observation. 本発明の多様な実施形態による太陽電池の表面を上部から電子顕微鏡で観察した平面写真図である。 Is a plan photographic view of the surface of the solar cell is observed from the top under an electron microscope according to various embodiments of the present invention. 本発明の多様な実施形態による太陽電池の表面を上部から電子顕微鏡で観察した平面写真図である。 Is a plan photographic view of the surface of the solar cell is observed from the top under an electron microscope according to various embodiments of the present invention. 本発明の多様な実施形態による太陽電池の表面を上部から電子顕微鏡で観察した平面写真図である。 Is a plan photographic view of the surface of the solar cell is observed from the top under an electron microscope according to various embodiments of the present invention. 本発明の1実施形態による太陽電池の多孔性構造を形成するホールの縦断面形状を示した模式図である((a)〜(f))。 Is a schematic view showing the longitudinal section of the hole to form a porous structure of a solar cell according to an embodiment of the present invention ((a) ~ (f)). 本発明の1実施形態による太陽電池の表面の断面を電子顕微鏡で観察した断面写真図である。 The cross-section of the surface of the solar cell according to one exemplary embodiment of the present invention is a cross-sectional photographic view of electron microscopic observation. 本発明の1実施形態による太陽電池の表面の断面を電子顕微鏡で観察した断面写真図である。 The cross-section of the surface of the solar cell according to one exemplary embodiment of the present invention is a cross-sectional photographic view of electron microscopic observation. 多様な方式によって表面処理した太陽電池の反射度を示したグラフである。 Is a graph showing the reflectance of the solar cell treated surface by a variety of methods. 本発明の1実施形態による太陽電池の製造工程を示す縦断面図である。 It is a longitudinal sectional view showing a manufacturing process of the solar cell according to one exemplary embodiment of the present invention. 本発明の1実施形態による太陽電池の製造工程を示す縦断面図である。 It is a longitudinal sectional view showing a manufacturing process of the solar cell according to one exemplary embodiment of the present invention. 本発明の1実施形態による太陽電池の製造工程を示す縦断面図である。 It is a longitudinal sectional view showing a manufacturing process of the solar cell according to one exemplary embodiment of the present invention. 本発明の他の1実施形態による太陽電池の製造工程を示す縦断面図である。 It is a longitudinal sectional view showing a manufacturing process of the solar cell according to another embodiment of the present invention. 本発明の他の1実施形態による太陽電池の製造工程を示す縦断面図である。 It is a longitudinal sectional view showing a manufacturing process of the solar cell according to another embodiment of the present invention. 本発明の他の1実施形態による太陽電池の製造工程を示す縦断面図である。 It is a longitudinal sectional view showing a manufacturing process of the solar cell according to another embodiment of the present invention. 本発明の他の1実施形態による太陽電池の製造工程を示す縦断面図である。 It is a longitudinal sectional view showing a manufacturing process of the solar cell according to another embodiment of the present invention. 本発明の他の1実施形態による太陽電池の製造工程を示す縦断面図である。 It is a longitudinal sectional view showing a manufacturing process of the solar cell according to another embodiment of the present invention. 本発明の他の1実施形態による太陽電池の製造工程を示す縦断面図である。 It is a longitudinal sectional view showing a manufacturing process of the solar cell according to another embodiment of the present invention. 本発明のまた他の1実施形態による太陽電池の製造工程を示す縦断面図である。 It is also vertical sectional view showing a manufacturing process of the solar cell according to another embodiment of the present invention. 本発明のまた他の1実施形態による太陽電池の製造工程を示す縦断面図である。 It is also vertical sectional view showing a manufacturing process of the solar cell according to another embodiment of the present invention. 本発明のまた他の1実施形態による太陽電池の製造工程を示す縦断面図である。 It is also vertical sectional view showing a manufacturing process of the solar cell according to another embodiment of the present invention. 本発明のまた他の1実施形態による太陽電池の製造工程を示す縦断面図である。 It is also vertical sectional view showing a manufacturing process of the solar cell according to another embodiment of the present invention. 本発明のまた他の1実施形態による太陽電池の製造工程を示す縦断面図である。 It is also vertical sectional view showing a manufacturing process of the solar cell according to another embodiment of the present invention. 本発明の1実施形態による太陽電池の構造における伝導帯−価電子帯のエネルギーレベルを示したグラフである。 Conduction band in the structure of a solar cell according to one exemplary embodiment of the present invention - is a graph showing the energy level of the valence band.

また、このような多孔性表面構造を通じて従来の半導体基板の表面積より拡大される表面積を活用して最適の不純物注入と、最少の製造工程によって太陽電池の効率を増大させることができる。 The optimum impurity implantation by utilizing a surface area larger than the surface area of ​​the conventional semiconductor substrate through such porous surface structures, it is possible to increase the efficiency of the solar cell by minimizing the manufacturing process. 一方、多孔性シリコンウエハー基板上に形成されるパッシべーション層は表面欠陥を最少化することによって太陽電池効率のさらなる向上を期待することができる。 On the other hand, passivation layer formed on the porous silicon wafer substrate can be expected to further improve solar cell efficiency by minimizing the surface defects.

本発明によると、既存の太陽電池製造工程を活用しながら、本発明を実施することが可能であり、急速な太陽電池需要の拡張にともなって、コストダウンによって競争力を確保することができる。 According to the present invention, while utilizing the existing solar cell manufacturing process, it is possible to practice the present invention, with the extension of the rapid solar cell demand, it is possible to ensure the competitiveness by cost. つまり、既存の太陽電池製造工程を最大限利用するとともに、電子を蓄積することのできるエネルギーレベル構造の太陽電池を製造することができるため、高い光電変換効率を有する太陽電池を経済的に生産することができる効果を有している。 That, together with the maximum use of existing solar cell manufacturing process, it is possible to manufacture a solar cell energy level structure capable of accumulating electrons, it is economically produced a solar cell having high photoelectric conversion efficiency It has the advantage of being able.

以下、添付の図面を参照して本発明の多様な実施形態を詳細に説明する。 Hereinafter, describing various embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.

別添の図面において、同一の構成要素に対しては他の図面上に表示する場合でも可能の限り同一の符号を付するようにし、本発明の要旨を混同すると判断される公知機能及び構成に対しては詳細な説明を省略する。 In Annex drawings, the same or similar elements as referring to the figures as far as possible, even when displaying the different drawings, the known functions and configurations is determined to confuse the subject matter of the present invention It is for a detailed description thereof will be omitted.

図1〜図6は、本発明の1実施形態による太陽電池の構造を模式的に表している縦断面である。 1 to 6 are longitudinal section has the structure of a solar cell according to an embodiment of the present invention represents schematically. 図1〜図6を参照するとき、P型半導体不純物(P型(シリコン)基板と記することもある)がドーピングされたシリコン基板100上に形成されたN型不純物の半導体層120を包含する太陽電池が図示されている。 When referring to FIGS encompasses semiconductor layer 120 of the P-type semiconductor impurity (P-type (silicon) may also be serial as the substrate) is formed on a silicon substrate 100 doped with N-type impurities solar cells have been shown. 特に、図1〜図3のシリコン太陽電池は、N型不純物領域(N型半導体層と記することもある)の半導体層120の上部面に多様な形態のホールによる多孔性構造が形成されている。 In particular, silicon solar cells of FIGS. 3, are porous structure by Hall various forms on the top surface of the semiconductor layer 120 is formed of N-type impurity regions (sometimes to serial and N-type semiconductor layer) there. 本発明の1実施形態において、ホールの深さがN型半導体層120の厚さより小さいこと(図1参照)、同一であること(図2参照)、及び/又は、N型半導体層120の厚さよりホールの深さが大きいのでP型シリコン基板100の上部面にも多孔性構造が形成されることができる(図3参照)。 In one embodiment of the present invention, depth of hole is smaller than the thickness of the N-type semiconductor layer 120 (see FIG. 1), it is the same (see FIG. 2), and / or the thickness of the N-type semiconductor layer 120 since Halfbeak greater depth of the hole in the top surface of the P-type silicon substrate 100 can be porous structure is formed (see FIG. 3). 本発明のこのような多孔性構造の厚さは、前記P型シリコン基板100の全体厚さの0.5%〜50%に至る範囲で決めることができるが、これに制限されない。 The thickness of the porous structure of the present invention can be determined in the range extending from 0.5% to 50% of the total thickness of the P-type silicon substrate 100 is not limited thereto. また、前記孔の断面形状は多様な形態に形成されることができ、2重、又は、3重、又はこれ以上の孔が重なった形態を有することもある。 The sectional shape of the holes may be formed in various shapes, double, or triple, or also have a more holes are overlapped form.

一方、前記多孔性構造を成すN型半導体層120の気孔度(porosity)は、10%〜70%であることができる。 On the other hand, porosity of the N-type semiconductor layer 120 constituting the porous structure (porosity) can be from 10% to 70%. ここで、気孔度とは、鏡面研磨処理された太陽電池用半導体ウエハー基板の重量Aを測定した後、これに本発明の多孔性構造を有するようにホールを形成する工程を経たウエハー基板の重量Bを測定して、前記最初ウエハー基板の重量Aに対する多孔性構造によって減少された重量A−Bの比を百分率で示すことである。 Here, the porosity, after measuring the weight A of the semiconductor wafer substrate for a solar cell which is mirror-polished, the weight of the wafer substrate after the step of forming a hole so as to have a porous structure of the present invention to by measuring the B, and to show a ratio of the first wafer substrate to the weight a is reduced by the porous structure weight a-B as a percentage. また、前記多孔性構造に包含されるホールのサイズは、対角長さ又は直径のサイズは限定されないが、10nm〜10mm程度の範囲内で形成されることができる。 The size of the hole to be included in the porous structure, the size of the diagonal length or diameter is not limited, it may be formed within the range of about 10Nm~10mm.

また、前記のようにホールの深さも10nm〜10mmに形成することができる。 In addition, the can be formed 10nm~10mm also the depth of the hole as.

このような多孔性構造を有するシリコンウエハー基板100は、太陽光波長範囲の全領域において、均一に1%〜5%間の低い反射率を有することによって、太陽電池の効率を向上させる効果がある。 Silicon wafer substrate 100 having such a porous structure, in the entire region of the solar wavelength range, uniformly by having a low reflectivity of between 1% to 5%, the effect of improving the efficiency of the solar cell . しかし、このような多孔性構造は、その構造の特性上、大気と接触する表面積の増加を起こし、これによって全体欠陥の中で表面欠陥が占める比率が高まるようになる。 However, such a porous structure, the nature of its structure, cause an increase in the surface area in contact with the atmosphere, made thereby to increase the ratio occupied by the surface defects in the entire defect.

したがって、太陽電池の効率をさらに高めるためには、多孔性構造を有するシリコン基板100において、大気と接触する表面の欠陥を最少化させるべきであるが、図5のように本発明の多孔性半導体ウエハー基板は、多孔性構造の表面にパッシべーション層180をさらに形成することによって前記目的を達成することができる。 Therefore, in order to further increase the efficiency of solar cells, the silicon substrate 100 having a porous structure, but it should be minimized surface defects in contact with the atmosphere, the porous semiconductor of the invention as in FIG. 5 wafer substrate can achieve the object by further forming a passivation layer 180 on the surface of the porous structure. 詳細なパッシべーション層180の説明は該当図面を参照して後述する。 Description of Detailed passivation layer 180 will be described later with reference to relevant drawings.

一方、本発明の他の実施形態による太陽電池は、図4を参照して説明する。 On the other hand, the solar cell according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 図4は、N型半導体層120の上部面の所定部分に上部電極140を設けて前記上部電極が設けられた部分を除く残りの部分を多孔性構造に形成した太陽電池を図示している。 Figure 4 illustrates a solar cell formed the remainder of the porous structure excluding the predetermined portions the upper electrode is provided an upper electrode 140 provided on the portion of the upper surface of the N-type semiconductor layer 120.

また、図5に図示されたように、本発明の又他の実施形態によるシリコン太陽電池は、P型シリコン基板100とN型半導体層120との間にP型不純物が高濃度でドーピングされたP+型半導体層160を包含している。 In addition, as shown in Figure 5, also the silicon solar cell according to another embodiment of the present invention is doped with P-type impurity high concentration between the P-type silicon substrate 100 and the N-type semiconductor layer 120 It encompasses a P + -type semiconductor layer 160. 前記P+型半導体層160にドーピングされるP型不純物の濃度はP型シリコン基板100にドーピングされるP型不純物の濃度と比べて相対的に高濃度であることを要する。 Requires that the concentration of the P + -type P-type impurity to be doped into the semiconductor layer 160 is a relatively high concentration compared to the concentration of P-type impurity to be doped in the P-type silicon substrate 100. その高濃度のレベルは、特定の濃度で制限されないが、P型シリコン基板100の不純物濃度の10倍〜100倍の高濃度であることができる。 Its high concentration level is not limited by specific concentration, it can be a high concentration of 10 to 100 times the impurity concentration of the P-type silicon substrate 100. 好ましくは、高濃度にドーピングされるP+型半導体層100のドーピング濃度は10 17 cm −3 〜10 19 cm −3であることができる。 Preferably, the doping concentration of the P + -type semiconductor layer 100 which is doped with a high concentration can be 10 17 cm -3 ~10 19 cm -3 .

また、P+型半導体層160の上部に設けられるN型不純物領域の半導体層にドーピングされるN+型不純物のドーピング濃度もやはりP+型半導体層160のドーピング濃度レベルの高濃度であることができる。 Also it is a high concentration doping concentration level of the P + type doping concentration of the N + -type impurity doped semiconductor layer of N-type impurity region provided in an upper portion of the semiconductor layer 160 may also P + -type semiconductor layer 160.

図5のシリコン太陽電池は、また、N型半導体層120上部の多孔性構造の表面にP型シリコン基板100を不動態化させるパッシべーション層180を形成することができる。 Silicon solar cell of FIG. 5 can also form a passivation layer 180 for passivating the P-type silicon substrate 100 to the N-type semiconductor layer 120 surface of the top of the porous structure. 前記パッシベーション層の代わりに、反射防止膜を形成することもできる。 Instead of the passivation layer, it is also possible to form an antireflection film.

これを具体的に説明すると、安定した物質からなるパッシべーション層180がシリコンウエハー基板100とN型半導体層120の表面を保護して不動態化させ、これによって表面欠陥を減少させることによって、太陽電池の効率をさらに向上させる。 When this specifically described, by passivation layer 180 made of a stable material to protect the surface of the silicon wafer substrate 100 and the N-type semiconductor layer 120 is passivated, thereby reducing surface defects, further improve the efficiency of the solar cell. このため、パッシべーション層180は、大気と接触して化学反応を起こすことのない安定した物質にすることが好ましく、前記安定した物質は例えば、シリコン酸化物(SiO )を挙げることができる。 Therefore, passivation layer 180 is preferably set to a stable materials that do not cause chemical reaction in contact with air, the stable material, for example, can be mentioned silicon oxide (SiO x) . また、パッシべーション層180は、入射する太陽光の反射を防止する反射防止膜(AR)としての機能も果すことができる。 Also, passivation layer 180 may also act as an antireflection film for preventing reflection of incident sunlight (AR). 即ち、大気を通過して太陽電池に入射される太陽光は、パッシべーション層180を経てシリコンウエハー基板100に吸収されて電気エネルギーに変換されるメカニズムである。 That is, the sunlight incident on the solar cell through the atmosphere, a mechanism that is absorbed in the silicon wafer substrate 100 is converted into electrical energy through the passivation layer 180. ここで、パッシべーション層180の屈折率を大気の屈折率とシリコンウエハー基板100の屈折率との中間の値にするとき、入射する太陽光の反射が最少化されることになり、大部分の太陽光がパッシべーション層180を経てシリコンウエハー基板100に吸収されるようになる。 Here, when the refractive index of the passivation layer 180 to an intermediate value between the refractive index and the refractive index of the silicon wafer substrate 100 of the air, will be reflected in the incident sunlight is minimized, most sunlight is to be absorbed in the silicon wafer substrate 100 through the passivation layer 180.

したがって、このような機能を同時に得るためには、パッシべーション層180は大気の屈折率(n=1.0)と、シリコンの屈折率(n=3.8)との中間の屈折率を有する物質にすることが好ましい。 Therefore, in order to obtain such a function at the same time, the refractive index of the atmosphere is passivation layer 180 and the (n = 1.0), the refractive index of the intermediate between the refractive index of silicon (n = 3.8) it is preferable that the substance having. 例えば、1.7〜2.2の屈折率を有するシリコン酸化物(SiO )を使用してパッシべーション層を形成する場合、入射する太陽光の反射が最少化されるので太陽電池の光電変換効率を高めることができるようになる。 For example, when forming a Shon layer base passive using silicon oxide having a refractive index of 1.7 to 2.2 (SiO x), a photoelectric solar cells because the reflection of incident sunlight is minimized it is possible to increase the conversion efficiency.

図6は、他の実施形態による本発明の太陽電池であって、P型シリコン基板100上にP型不純物が高濃度にドーピングされたP+型半導体層160と、高濃度にドーピングされたN型半導体層120を形成し、前記N型半導体層120の上面の中、上部電極140が設けられた部分を除く残りの部分にパッシべーション層180が形成された太陽電池の模式図である。 Figure 6 is a solar cell of the present invention according to another embodiment, N-type P-type impurities and P + -type semiconductor layer 160 doped with a high concentration, which is heavily doped on the P-type silicon substrate 100 forming a semiconductor layer 120, in the upper surface of the N-type semiconductor layer 120 is a schematic view of a solar cell remainder of the passivation layer 180 is formed except for the portion where the upper electrode 140 is provided. 本発明において、前記P+型半導体層160は、多孔性シリコン層であることができ、P型シリコン基板100は、多結晶シリコンウエハーを利用して製造することができるが、必ずしもこれに限定されるのではなく、太陽電池の多様な用途の種類に合せて使用される公知の基板であることができる。 In the present invention, the P + -type semiconductor layer 160 may be a porous silicon layer, P-type silicon substrate 100, can be fabricated using a polycrystalline silicon wafer, it is not limited thereto rather than, it is a known substrate used in accordance with the type of diverse applications of solar cells.

本発明において、前記P型シリコン基板100の下部には、裏面電極をさらに設けることができ、前記裏面電極は伝導性の物質を包含することができる。 In the present invention, the lower portion of the P-type silicon substrate 100, can be further provided a back electrode, the back electrode may include a conductive material. 特に、導電性金属元素を包含することができるが、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、白金(Pt)などの金属元素の群から選択されるいずれか1つ以上の物質であれば良い。 In particular, it may include a conductive metal elements, aluminum (Al), silver (Ag), may be a any one or more materials selected from the group of metal elements such as platinum (Pt).

図7は、本発明の1実施形態による太陽電池の表面を電子顕微鏡で観察した断面図であって、これを参照するとき、従来のテクスチャーされた太陽電池基板と異なりウエハー表面の所定の深さまで複数個のホールによって構成された多孔性組織を確認することができる。 7, the surface of the solar cell according to one exemplary embodiment of the present invention a cross-sectional view of electron microscopic observation, when referring to this, to a predetermined depth of the conventional textured solar cell substrate unlike the wafer surface it is possible to confirm the porous structure constituted by a plurality of holes. 本発明の1実施形態による太陽電池用ウエハー基板の表面から一定の厚さまでに形成される多孔性構造の前記厚さは特に制限されないが、前記多孔性構造はウエハー基板の全体厚さの0.5%〜50%までに至る範囲で形成することができる。 0-1 embodiment according to the surface of the wafer substrate for a solar cell of the present invention is not particularly limited the thickness of the porous structure formed to a predetermined thickness, the porous structure of the entire thickness of the wafer substrate. it can be formed in a range extending up to 5-50%.

図7を参照して分るように、多孔性構造を成すホールの断面形状は、それぞれ異なることができ、また、2重又は3重以上のホールが重なる形態を有することができ、内部ホールの面が滑状であるか、又は粗状であることのできる多様な形態を成す。 As can be seen with reference to FIG. 7, the cross-sectional shape of the hole constituting the porous structure, can differ respectively, it can also have a form in which the double or triple or more holes overlap, the internal hole surface forms a variety of forms which can be either a smooth shape, or a rough shape. この実施形態において、ウエハー表面の多孔性構造を成す層の気孔度は、10%〜70%程度であることができる。 In this embodiment, the pores of the layer constituting the porous structure of the wafer surface can be about 10% to 70%. 因に図7に示した本発明の1実施形態による多孔性構造の太陽電池ウエハー基板の気孔度は50%である。 Porosity of the solar cell wafer substrate porous structure according to one embodiment of the present invention shown in FIG. 7 to cause is 50%.

前記気孔度などのような物理量は従来のピラミッド形態のテキスチャー工程による太陽電池基板においては求めることのできない値である。 Physical quantity, such as the porosity is a value that can not be determined in a solar cell substrate according to texture process of a conventional pyramid form. 従来のテクスチャーされた基板は表面部がピラミッド形態の断面に切削されたものであり、このようなピラミッド形態のそれぞれの面は滑らかな面であってなんらのホール又は気孔が存在する形態ではないためである。 Since the conventional textured substrates the surface portion has been cut in the cross section of the pyramid form, each side of such pyramid form are not any of the holes or form pores present a smooth surface it is. したがって、従来技術のテクスチャー技法は、ウエハー基板の有効面積を増大させ太陽光の集光効率を高めるべく誘導する側面があるのに対して、本発明の多孔性構造は多数のホールが基板の表面に存在することにより、基板の有効面積をより格段に増加させることは勿論、入射光を2回以上、内部反射される経路へ誘導することによって、光が外部に漏れなく、より効率的に使用させるようにする原理である。 Thus, the texture prior art techniques, whereas there is a side that induces to increase the light collection efficiency of the solar increasing the effective area of ​​the wafer substrate, the porous structure is a large number of holes of the substrate surface of the present invention by present, a course of increasing the effective area of ​​the substrate more remarkably, the incident light more than once, by inducing the route of internal reflection, light is not leaked to the outside, more efficient use it is a principle of so as to. このような原理は以下でさらに具体的に説明する。 This principle is more specifically described below.

図8〜図10は、本発明の多様な実施形態による太陽電池の表面を上部から電子顕微鏡で観察した平面図である。 8 to 10 are plan views of observation of the surface of the solar cell from the top with an electron microscope according to various embodiments of the present invention. これらの図面を参照して分るように、基板表面の多孔性構造の平面形状は多様に形成されることができ、特別な形態に制限されない。 As seen with reference to these drawings, the planar shape of the porous structure of the substrate surface can be variously formed, not to be limited to the specific embodiments. ただ、その形態に従って多角形、円形、不定形に分類することができる。 However, it is possible to classify polygons according to their form, circular, in amorphous. 図8は、内角に直角を有する多角形として四角形を包含する形態である。 Figure 8 is a forms including square as a polygon having a right angle to the internal angle. 図9は円形及びこれと類似する形態である。 Figure 9 is in the form similar circular and thereto. 図10は、四角形と円形の中間の模様として内角が直角ではない多角形の形態である。 Figure 10 is in the form of a polygon interior angle not perpendicular as an intermediate pattern, a square and a circle.

しかし、本発明の多孔性構造を有するN型半導体層の表面に形成されるホールの形状は必ずしも図8〜図10に図示された形態に限定することは難しく、特定の模様に定義することが難しいため、正確な形態の前記図形のみならず、これと類似する形態は全部ホールの形状に包含されると理解されるべきである。 However, the shape of the hole formed in the surface of N-type semiconductor layer having a porous structure of the present invention, it is difficult to necessarily limited to the mode illustrated in FIGS. 8 to 10, to define a specific pattern difficult because, not only the pattern of precise form, form similar to this is to be understood to be encompassed all the shape of the hole. 図8〜図10に図示されたホールのサイズは、対角又は直径のサイズが限定されないが、10nm〜10mm程度の範囲内で形成されることができる。 The size of the holes which are shown in FIGS. 8 to 10, although the size of the diagonal or diameter is not limited, may be formed within the range of about 10Nm~10mm.

これらのホールのサイズは、ウエハー基板にホールを形成するための湿式化学反応、乾式化学反応、電気化学的反応、及び/又は、機械的加工方法などの工程変数の制御を通じて得ることができる。 The size of these holes, wet chemical reaction to form a hole in the wafer substrate, a dry chemical reaction, electrochemical reaction, and / or can be obtained through control of the process variables, such as mechanical processing methods. 前記工程変数は各種反応の温度、ガス雰囲気の種類、ガスの圧力、ガス量、反応物質、反応時間などの変数がこれに該当される。 The process variable is the temperature of the various reactions, the type of gas atmosphere, the pressure of the gas, gas volume, reactants, variables such as reaction time is applicable thereto.

本発明の1実施形態による多孔性構造のウエハー基板に存在する多様なホールの形状を構造的な観点でより具体的に図示すると、図11の模式図のようである。 To illustrate more specifically the various holes shaped to present a wafer substrate of porous structure in structural point of view according to one embodiment of the present invention, is as shown in the schematic view of FIG. 11. 図11は、本発明の1実施形態による太陽電池の多孔性構造を成すホールの縦断面形状の一例である。 Figure 11 is an example of a vertical cross section of the hole constituting the porous structure of a solar cell according to an embodiment of the present invention. 図11を参照するとき、本発明の太陽電池の縦断面形状はホールの下部がウエハーと合う位置の角度、即ち、ホールの最下部の基底点とが成す面とホールの側面が成す角度が0°〜135°と多様な形状であることを確認することができる。 When referring to FIG. 11, longitudinal section the angle position where the lower hole is aligned with the wafer of the solar cell of the present invention, i.e., the angle formed by the surface and sides of the hole and the base point of the bottom forms the hole 0 ° can be confirmed to 135 ° and that a diverse shapes.

例えば、(a)形態のホールの場合、その角度は80°〜90°であり、全体的にホールの入口と内部のサイズが均一に形成される多角柱又は円柱形態である。 For example, when the hole (a) form, the angle is 80 ° to 90 °, a polygonal or cylindrical form inlet and internal size of the overall holes are uniformly formed. (b)形態のホールの場合、その角度は60°未満であり、ホールの入口の方向に上がるほど、急速に角度が増加して80°〜90°を形成する鉛筆芯形態である。 (B) if in the form of a hole, the angle is less than 60 °, as goes up in the direction of the entrance hall, a pencil lead form rapidly angles to form a 80 ° to 90 ° increased. (c)形態のホールの場合、その角度は60°以下であり、ホールの入口方向に上がるほど、漸次角度が増加して80°〜90°を形成する試験管形態である。 (C) if in the form of a hole, the angle is 60 ° or less, more up to the inlet direction of the hole, a tube form progressively angle to form a 80 ° to 90 ° increased. (d)形態のホールの場合、その角度は80°〜90°であり、ホールの入口方向に上がるほど、漸次角度が減少してホールの入口サイズが増加する水コップ形態である。 (D) if in the form of holes, the angle is 80 ° to 90 °, as goes up to the inlet direction of the hole, a water glass form the inlet size of the hole gradually increases the angle is reduced. (e)形態のホールの場合、その角度は90°〜135°であり、ホールの入口方向へ上がるほど、漸次角度が増加してホールの入口サイズが減少する水瓶形態である。 (E) if in the form of a hole, the angle is 90 ° to 135 °, the more up to the inlet direction of the hole, a water bottle form the inlet size of the hole is gradually reduced angle increases. (f)形態のホールの場合、その角度は60°未満であり、ホールの中間部から入口までに至る一定部分において急激に角度が90°超過、135°未満に増加するダイヤモンド形態を示している。 (F) if in the form of holes, the angle is less than 60 °, suddenly angle 90 ° excess in certain portions extending in to the entrance from the middle portion of the hole shows the diamond form which increases to less than 135 ° .

ホールの幅は、前記一例で図示した形態のホールにおいて、最も大きい幅を測定することができ、これは前記ホールのサイズと同様な概念になることができる。 The width of the holes in the hole of the embodiment shown in the example, it is possible to measure the largest width, which can be similar concepts and size of the hole.

したがって、10nm〜10mmであることができる。 Thus, it can be a 10Nm~10mm. ホールの深さは、特に制限されないが10nm〜10mmであることができ、単層のホールだけでなく、2重又は3重以上の層を形成するホールで構成されることもできる。 The depth of the hole, although not particularly limited can be 10Nm~10mm, well hole to a single layer, it may also be constituted by holes which forms a double or triple or more layers.

ウエハー基板の表面に多孔性構造を形成するホールの形状は、前記のような形態及び/又は不定形形態の集合であることができ、規則的に1種だけのホールで構成されることもできる。 Shape of the hole to form a porous structure on the surface of the wafer substrate, it can said that a collection of such forms and / or amorphous form as regularly may be constituted by holes only one . ホールの内壁又は外壁の模様は、ホールのサイズ及び隣接するホールとの間の間隔によって決り、これは工程変数の制御を通じて得ることができる。 Pattern inside or outside wall of the hole is determined by the spacing between the size and the adjacent holes of the hole, which can be obtained through the control of process variables.

図11に模式的に図示された本発明の1実施形態による太陽電池基板の表面の多孔性構造を形成するホールの縦断面形状を、実際の実験で観察した電子顕微鏡写真は、図12及び図13に表示した。 The longitudinal section of the hole to form a porous structure of the surface of the solar cell substrate according to an embodiment of the schematically illustrated the present invention in FIG. 11, an electron microscope photograph observed in actual experiments, FIG. 12 and FIG. It was displayed on the 13. 図12は、前記図11の(c)に該当する試験管形態のホールである。 Figure 12 is a hole of the tube forms corresponding to (c) of FIG. 11. 図13は、前記図11の(b)に該当する鉛筆芯形態又は(f)に該当するダイヤモンド形態のホールであることを確認することができる。 13, it can be confirmed that the hole of the diamond form corresponding to pencil lead form or (f) corresponds to (b) of FIG. 11.

図12及び図13は、試験管又は鉛筆芯(又はダイヤモンド)形態のホールだけで一定のパターンに形成された場合であるが、必ずしもこのような形態に限定されるのではなく、多様な縦断面形状を有するホールの集合によって多孔性構造を形成することができる。 12 and FIG. 13 is a case where it is formed into a predetermined pattern by a hall tube or pencil lead (or diamond) form, not necessarily be limited to such an embodiment, various longitudinal section it is possible to form a porous structure by a set of holes having a shape.

上述したいろいろな形態のホールを含むシリコンウエハー基板の表面構造物において、特に基底点を包含する面とホールの側面とが成す角度が45°である場合、全ての入射光が2回反射される経路を有し、60°である場合、全ての入射光が3回反射される経路を有する。 In the surface structure of the silicon wafer substrate comprising holes of various embodiments described above, when the angle, particularly formed by the side face of the containing surfaces and holes of the base point is 45 °, all the incident light is reflected twice has a path, if it is 60 °, it has a path that all of the incident light is reflected three times. したがって、このようなホールで形成される多孔性構造においては少なくとも2回以上、入射光が表面構造の内部で反射されながら進行する経路を有するので、1度入射した光が外部に漏れることが難しい構造になる。 Therefore, such in the porous structure formed by holes at least twice, the incident light has a path that travels while being reflected by the inner surface structure, it is difficult to light incident once leaks to the outside resulting in the structure.

つまるところ、本発明の技術思想は、ウエハー表面に光の通過経路を延長し、これによってシリコン構造物に伝達される光の量を大きくする形態のホールが形成された多孔性構造を有するようにして太陽電池の光効率を高める原理である。 After all, the technical idea of ​​the present invention is to extend the passing path of the light to the wafer surface, thereby so as to have a porous structure that holes in the form of increasing the amount of light transmitted is formed on the silicon structure it is a principle to increase the light efficiency of the solar cell.

次いで、本発明の技術的特徴は、バルク型太陽電池において、シリコンウエハー基板として、単結晶シリコンウエハー基板、又は、多結晶シリコンウエハー基板に適用できるが、特に、単結晶シリコンウエハー基板にホールを形成して多孔性構造を有するようにする場合、これらの太陽電池は、X線回折(XRD:X−ray diffraction)パターンを利用する結晶分析結果であって、単結晶シリコンウエハーを使用する太陽電池であるにも関らず、100、400及び111結晶面の特性及び関連情報(以下、「特性」と略記する。)以外の結晶面を有することを特徴とする。 Then, the technical features of the present invention is formed in a bulk-type solar cell, as a silicon wafer substrate, a single crystal silicon wafer substrate, or can be applied to a polycrystalline silicon wafer substrate, in particular, the hole in the single crystal silicon wafer substrate If you have a porous structure by, these solar cells, X-rays diffraction: a (XRD X-ray diffraction) crystal analysis utilizing a pattern, in solar cells using single crystal silicon wafer in spite there, 100, 400 and 111 crystal faces of the characteristics and related information (hereinafter. referred to as "characteristic") and having a crystal face other than. 即ち、従来の単結晶シリコンウエハーの場合、通常的に100及び111結晶面を有するウエハーをピラミッド型テクスチャーの原料基板として使用する。 That is, the conventional single crystal silicon wafers, using a wafer commonly having 100 and 111 crystal planes as the raw material substrate of the pyramidal texture. 100結晶面は、解釈によっては400結晶面としても解釈することができるので、同じ構造の結晶面の特性として認識することが一般的である。 100 crystal faces, it is possible also interpreted as 400 crystal plane by interpretation, it is common to recognize the characteristics of the crystal faces of the same structure. 従来の100結晶面を有するシリコンウエハーを利用する太陽電池において、ピラミッド型テクスチャーの結果として表面に現れる面は111面であり、XRDパターンを利用する結晶分析結果は、全体の体積を占める原料ウエハーの結晶特性である100〜400面の解析結果を得ることになる。 In the solar cell utilizing a silicon wafer having a conventional 100 crystal plane, a surface that appears on the surface as a result of the pyramidal texture is 111 plane, crystal analysis utilizing XRD pattern of the material wafer which occupies the entire volume We will get the analysis results of 100 to 400 surface which is crystalline properties.

しかし、本発明の1実施形態による多孔性表面を有する半導体ウエハー基板を利用するバルク型太陽電池は、多孔性構造から起因する非常に高い角度を有した部分の影響によって通常の単結晶ウエハー基板を使用する太陽電池では見られない、220、311、400、331、422、511、531、320、533結晶面の特性を有する。 However, the bulk type solar cell utilizing semiconductor wafer substrate having a porous surface according to one embodiment of the present invention, a conventional single crystal wafer substrate by the effect of the portion having a very high angle resulting from the porous structure not seen in the solar cell to be used, it has the characteristic of 220,311,400,331,422,511,531,320,533 crystal faces. さらに、本発明の多孔性構造を有する太陽電池の結晶学的観点における特徴は、前記一般的な従来の単結晶シリコンウエハー基板においては見られない、220、311、400、331、422、511、531、320、533結晶面の特性を有することであると云える。 Further, characterized in crystallographic point of view of the solar cell having a porous structure of the present invention is not seen in the general conventional single crystal silicon wafer substrate, 220,311,400,331,422,511, it can be said as 531,320,533 is to have the properties of the crystal surface. 本発明による1つの太陽電池において、ホールの形状を、それぞれ異にすることができるため、前記のように多数個の結晶面の特性を備えるようにすることができる。 In one solar cell according to the present invention, the shape of the hole, it is possible to different from each can be made to include the characteristics of a large number of crystal faces as described above. シリコン(Si)の結晶面の特性は、JCPDS cardから提供するデータを基礎にすることができる。 Properties of the crystalline plane of silicon (Si) may be based on the data provided from the JCPDS card.

本発明の多孔性表面を有する太陽電池の1実施形態は、従来の太陽電池で使用される反射防止膜(AR)層が無くても反射を防止する効果が卓越していることを特徴としているが、多孔性構造を基板の表面に形成した後、追加的に反射防止膜をその上に形成することもできる。 1 embodiment of the solar cell having a porous surface of the present invention, the effect of preventing reflection even without the anti-reflection film (AR) layer to be used in the conventional solar cell is characterized in that excels There, a porous structure is formed on the surface of the substrate, an additional anti-reflection film may be formed thereon.

その場合、入射した太陽光の反射率をさらに低めることが期待される。 In that case, it is expected that further lower the reflectance of sunlight incident. 鏡面研磨処理されたウエハー表面は、太陽光(波長300〜1100nm範囲)の平均30〜50%程度を反射し、従来の太陽電池に適用されたピラミッド型テクスチャーの場合、平均10〜20%程度を反射する。 Mirror polishing the treated wafer surface reflects an average of about 30-50% of the solar light (wavelength 300~1100nm range), the conventional applied pyramidal texture solar cell, having an average 10-20% of reflect.

したがって、反射防止膜を利用して光反射率をさらに低めようと努力しているが、本発明は、このようなピラミッド型テクスチャー工程や、反射防止膜の蒸着工程を削除しても基板表面の反射率を顕著に低下させることができるメリットがある。 Thus, although using the antireflection film is an effort to further Hikumeyo light reflectance, the present invention provides such a pyramid texture process and the substrate surface to remove the deposition process of the anti-reflection film there is a merit capable of reducing the reflectivity significantly.

図14は多様な方式によって太陽電池用シリコンウエハー基板を表面処理した太陽電池の実際における反射度を測定した結果のグラフ図である。 Figure 14 is a graphical representation of the results of measurement of the reflection of the actual in the solar cell surface treated silicon wafer substrate for a solar cell by various methods.

図14を参照するとき、太陽光波長300nm〜1100nmの範囲で初期鏡面研磨処理されたウエハー(a)は、30%〜70%の範囲に至る非常に高い反射度を示しているが、従来の太陽電池用処理方式であるテクスチャーされた後のウエハー(b)は、反射率が10%〜30%程度に激減していることを確認することができる。 When referring to FIG. 14, the wafer that has been initialized mirror polished in the range of sunlight wavelengths 300nm~1100nm (a), although showing very high reflectance ranging from 30% to 70%, of the conventional wafer after being textured is a solar cell processing method (b) can be confirmed that the reflectance is drastically reduced to about 10% to 30%.

また、従来の太陽電池において使用される反射防止膜(AR)を適用した太陽電池(c)は、10%以下の水準に反射量がさらに減少していることを確認することができる。 Further, the solar cell according to the anti-reflection film (AR) used in the conventional solar cell (c), it is possible to confirm that the amount of reflection is further reduced to a level of 10% or less. しかし、太陽電池(c)の場合にも太陽光波長範囲の低い波長領域、即ち、300nm〜400nmにおいては、15%以上の比較的に高い反射率を有するので、全ての太陽光波長領域において均一に反射率が低くなるのではないことを確認することができる。 However, a low wavelength region sunlight wavelength range even when the solar cell (c), i.e., in the 300 nm to 400 nm, because it has a relatively high reflectance of 15% or more, uniform in all the sunlight wavelength region reflectance can confirm that not become lower to.

しかし、本発明の多孔性構造を有するウエハー基板を利用する太陽電池(d)においては、反射防止膜を利用しない状態においても太陽光波長範囲の全領域において均一に1%〜5%間の低い反射率を有していることを確認することができる。 However, in the solar cell utilizing the wafer substrate having a porous structure of the present invention (d), low Uniformity between 1% and 5% in the entire region of the solar wavelength range even in a state that does not use an anti-reflection film it can be confirmed to have a reflectance.

しかし、本発明は、別途の工程を必要とする反射防止膜を形成しない太陽電池に限定するものではなく、多孔性構造によって反射率を激減させた構造の上にさらに反射防止膜まで形成して入射光の反射量を極小化させた太陽電池を包含することができる。 However, the present invention is not limited to a solar cell which does not form an anti-reflection film that requires a separate step, to form further to the anti-reflection film on a structure in which depletes the reflectance by a porous structure it can include a solar cell obtained by minimizing the reflection amount of incident light. 本発明の低い反射率具現の効果によって真空蒸着装備を使用する反射防止膜の形成段階が従来の太陽電池製造工程から除去されるか、又は、縮小されることもできるので、工程上のコストダウンと、これを通じて太陽電池の製造単価を低めて生産における競争力を有することができる。 Or forming stages of the antireflection film using a vacuum vapor-deposit the low reflectance embodied advantages of the present invention is removed from the conventional solar cell manufacturing process, or, because it is also possible to be reduced, the cost of the process When, it is possible to have a competitive edge in the production which through by lowering the manufacturing cost of the solar cell.

本発明の1実施形態による太陽電池の製造方法において、多孔性形態の表面は、湿式化学反応、乾式化学反応、湿式電気化学的反応、及び/又は機械的加工方法などによって得ることを特徴としている。 In the method for manufacturing a solar cell according to one exemplary embodiment of the present invention, the surface of the porous form, a wet chemical reaction, dry chemical reaction is characterized by obtained by such a wet electrochemical reaction, and / or mechanical machining method . 湿式化学反応と湿式電気化学反応の場合、フッ酸(HF)、窒酸(HNO )、酢酸(CH COOH)と同様な酸をシリコンウエハーとの主要反応物質として使用する。 If wet chemical reactions and wet electrochemical reaction, hydrofluoric acid (HF), nitric (HNO 3), using the same acid as the acid (CH 3 COOH) as the primary reactants with the silicon wafer. 反応物質は、前記酸の混合を使用することもできる。 The reactants can also be used a mixed of said acid. 特に、最終化学反応のための湿式溶液は、前記の酸及び混合酸をアセトニトリル、ジメチルホルムアミド、ホルムアミド、ジエチルスルホキシド、ヘキサメチルリン酸トリアミド、ジメチルアセトアミド、水、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコールの溶液の中の1〜4溶液による混合溶液に希釈して使用することができる。 In particular, the wet solution for the final chemical reactions, acetonitrile said acid and mixed acid, dimethyl formamide, dimethylformamide, diethyl sulfoxide, hexamethylphosphoric triamide, dimethyl acetamide, water, methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol solution it can be used by diluting a mixed solution by 1-4 solution in the.

本発明の1実施形態によって製造される多孔性太陽電池は、従来の結晶質シリコン太陽電池として知られている拡散によるエミッタ形成としてPN接合で構成される太陽電池に適用されることを特徴とする。 Porous solar cell manufactured by one embodiment of the present invention is characterized in that it is applied to a solar cell composed of a PN junction as an emitter formed by diffusion which is known as a conventional crystalline silicon solar cell . 前記の多孔性表面を有する太陽電池は、従来の異種接合(ヘテロ接合)太陽電池として知られている薄膜蒸着法によってウエハーと反対極性の水素化非晶質シリコン系物質を蒸着してPN接合で構成される太陽電池に利用されることを特徴とする。 Solar cell having a porous surface, in the conventional heterojunction (heterozygous) PN junction by depositing a hydrogenated amorphous silicon-based material on the opposite polarity to the wafer by a thin film deposition method known as a solar cell characterized in that it is utilized in a solar cell constructed. 本発明の多孔性太陽電池の製造工程は、従来の異種接合太陽電池の製造工程の中のいずれの段階においても利用することができるので、多孔性構造を形成する工程段階は限定する必要がない。 Manufacturing process of the porous solar cell of the present invention, since it is possible to use at any stage in the conventional heterojunction solar cell manufacturing process, process steps of forming a porous structure is not necessarily limited .

図15〜図17と、図18〜図23、及び図24〜図28は、本発明の1実施形態による太陽電池の製造過程のそれぞれに対応する縦断面の模式図である。 And 15 to 17, 18 to 23 and FIGS. 24 to 28, is a schematic view of a longitudinal section corresponding to each of the manufacturing process of the solar cell according to one exemplary embodiment of the present invention. 前記太陽電池の製造工程は、単なる1実施形態であり、必ずしもこの順序に限定するものではない。 Manufacturing process of the solar cell is merely one embodiment and is not necessarily limited to this order. 前記本発明の太陽電池による製造方法の各段階は、連続的であるか、断続的であることができる。 Wherein each stage of the manufacturing process according to the solar cell of the present invention may be either a continuous, it is intermittent. 即ち、各工程段階が連続動作で進行されることもできるが、各段階が工程別に分離されて進行されることもでき、各段階に他の工程をさらに追加して進行することもできる。 That is, it is also possible to each process step is proceeding in a continuous operation, can also each stage is advanced is separated by step, it is also possible to proceed by adding more other steps at each stage.

図15〜図17は、本発明の太陽電池の製造工程の1実施形態である。 15 to 17 is one embodiment of a manufacturing process of the solar cell of the present invention. 先ず、P型シリコン基板100の上部層に形成されたN型不純物を高濃度でドーピングしてN型不純物領域の半導体層120を形成する(図15参照)。 First, a semiconductor layer 120 of the N-type impurity region by doping N-type impurity formed on the upper layer of the P-type silicon substrate 100 at high concentration (see Figure 15).

本発明において、前記高濃度のN型不純物は15族元素の中いずれか1つであると良いが、リン(P)を使用することが好ましい。 In the present invention, the high-concentration N-type impurity may be any one in the group 15 elements, but it is preferred to use phosphorus (P). 前記高濃度のN型不純物をドーピングする方法は、高温の炉内にP型シリコン基板を置いてN型不純物を包含するガスを注入する方法を利用することができるが、このとき、前記炉の温度は800〜900℃であることが好ましいが、必ずこれに限定するものではない。 How doping N-type impurity of the high concentration can be utilized a method of placing the P-type silicon substrate for injecting including gas N-type impurity in a high temperature furnace, this time, of the furnace it is preferable that the temperature is 800 to 900 ° C., but does not always limited thereto. 前記高濃度のN型不純物を包含するガスは、オキシ塩化リン(POCl )であることができる。 Gas includes N-type impurity of the high concentration can be phosphorus oxychloride (POCl 3).

前記のN型不純物半導体層120を形成するための不純物の導入方法は、前記オキシ塩化リン(POCl )拡散法の他にもイオン注入法、熱拡散法など当業者に公知されている技術を使用することができる。 A method of introducing an impurity for forming an N-type impurity semiconductor layer 120 of the, in addition to the ion implantation method is also of the phosphorus oxychloride (POCl 3) diffusion method, a technique is known to those skilled in the art, such as thermal diffusion method it can be used.

イオン注入法は、シリコンウエハー基板の中にホウ素(B)、ヒ素(As)、リン(P)などの13族又は15族元素を不純物として注入する方法である。 Ion implantation is boron (B) in the silicon wafer substrate, arsenic (As), is a method of injecting a Group 13 or 15 element such as phosphorus (P) as an impurity. もし、図15のように出発基板がP型シリコンウエハー基板100である場合、15族元素を不純物として注入してN型層120を形成し、出発基板がN型シリコンウエハー基板である場合、13族元素を不純物として注入してP型層を形成してPN接合構造を形成する。 If a P-type silicon wafer substrate 100 starting substrate as shown in FIG. 15, the Group 15 element to form an N-type layer 120 by implanting an impurity, when the starting substrate is an N-type silicon wafer substrate, 13 by injecting a group element as an impurity to form a P-type layer to form a PN junction structure.

前記不純物の注入工程は、不純物の濃度制御、反応時間の制御などを通じて異種接合層の厚さ又は深さを制御することによって、PN接合素子の特性を多様に変化させることができる。 Implantation step of the impurity, the concentration control of the impurity, by controlling the thickness or depth of the heterojunction layer through a control of the reaction time, it is possible to variously change the characteristics of the PN junction element.

不純物の種類は、出発基板の半導体タイプに従って、価電子帯(valence band)或はP型半導体層を作製するためのB、Ga、Inなどのようなアクセプターイオンであるか、或は、伝導帯とN型の半導体層を作製するためのSb、As、P、Biなどのようなドナー(donor)イオンであることができる。 Type impurities, according to the semiconductor type of the starting substrate, the valence band (valence band ') or B for producing the P-type semiconductor layer, Ga, or an acceptor ions such as In, or, conductive Sb for producing a semiconductor layer of the band and the N-type, as, P, may be Bi is donor (donor) ions like.

イオン注入器は、一般的に3mA以上の電流を有する高電流と、その以下の中電流を使用することができる。 Ion implanter includes a generally high current having the above current 3mA, it is possible to use a current in that below.

イオンの注入は、多様な方法によって不純物と異なる原子を半導体の表面付近の領域に投入させることを言うが、さらに浅い接合(shallow junction)、さらに低いプロセッシング温度、及び/又は、正確な調節などの必要のときに使用されている。 Implantation of ions refers to to introduce different from the impurity atoms in a region of the semiconductor near the surface by a variety of methods, but still shallow junction (Shallow junction), lower processing temperatures, and / or, such precise adjustment It is used when necessary. また、イオンの注入過程は、不純物イオンの生成、5eVにおける1MeVの高いエネルギーへの加速、そして、半導体中への不純物の投入などのプロセスで構成される。 Moreover, the injection process of the ions, the generation of impurity ions, the acceleration of 1MeV to high energy in 5 eV, and consists of processes such as introduction of impurities into the semiconductor. 注入されたイオンなどは、経路に沿って結晶の中に入り半導体の原子を交替させることに投入されるが、そのイオンが格子側の上に安定されるのではないため、アニーリング工程を通じて安定化させる工程を追加することもできる。 For such implanted ions, but is turned in to alternating semiconductor atoms enters the crystal along the path, the ions but is not stable over the grid side, stabilized through annealing step it is also possible to add a step of.

次の工程として図16を参照すると、前記N型不純物領域の半導体層120の上部面に多様な形態のホールで構成された多孔性構造の表面を形成する。 Referring to FIG. 16 as the next step, a surface of the porous structure constituted by holes of a variety of forms on the top surface of the semiconductor layer 120 of the N-type impurity regions. 図16の多孔性構造のホールの深さは、N型半導体層120の厚さより小さく図示されているが、これに必ず限定するものではなく、また、多孔性構造の深さは図2と図3の図示と同様に、N型半導体層の厚さと同一であるか、又はさらに大きい場合もある。 Porous depth of the holes of the structure of FIG. 16 is illustrated smaller than the thickness of the N-type semiconductor layer 120, and not always limited to this, and the depth of the porous structure FIGS. 2 and 3 similar to shown, or the same as the thickness of the N-type semiconductor layer, or more specifically greater also. このような多孔性構造の表面を形成する方法は、湿式化学反応、乾式化学反応、湿式電気化学的反応、及び/又は、機械的加工方法などであって、前記の通りである。 A method of forming a surface of such porous structures, a wet chemical reaction, dry chemical reactions, wet electrochemical reactions, and / or, and the like mechanical processing methods, are as described above.

次いで、本発明の1実施形態による次の工程が図17に図示されている。 Then, the next step according to one embodiment of the present invention is shown in Figure 17. これは前記N型半導体層120上部の多孔性構造の表面に基板を不動態化させるパッシべーション層180を形成することであって選択的に導入することができる。 This can be selectively introduced and forming a passivation layer 180 for passivating the substrate to the N-type semiconductor layer 120 surface of the top of the porous structure.

ただ、図示されていないが、N型半導体層120の上部に上部電極を形成する場合であれば、上部電極が形成された部分を除く残りの部分に多孔性構造が導入されるとともに、前記多孔性構造の表面にパッシべーション層180が形成される。 However, although not shown, in the case of forming the upper electrode on top of the N-type semiconductor layer 120, with porous structure is introduced into the remaining portion except the portion where the upper electrode is formed, the porous base passive to the surface of sexual structure Shon layer 180 is formed.

以下、このようなパッシべーション層180をシリコン太陽電池の上部に形成する多様な実施形態を説明する。 Hereinafter, describing various embodiments for forming such passivation layer 180 on top of the silicon solar cell.

第1実施例 The first embodiment
第1実施例は、化学的反応法によって多孔性表面構造を製造する工程において多孔性表面に化学的にパッシべーション層180が形成されるようにする技術である。 The first embodiment is a technology that chemically passivation layer 180 on the porous surface in a process for producing a porous surface structure is formed by a chemical reaction method. 即ち、前記図16の工程を行い多孔性表面が生成されるとともに、パッシべーション層が形成されるようにする技術である。 That is, the process was carried out porous surface of FIG 16 is created, a technology that passivation layer is formed. 化学的反応法によって多孔性表面構造を製造するということは、固体であるシリコンウエハー基板と、気体間の反応、固体であるシリコン基板と、液体(溶液)間の反応、及び固体であるシリコンウエハー基板と、液体に電気エネルギーを加えて反応させる電気化学的反応などによって多孔性表面構造を生成させる方法を意味する。 That to produce a porous surface structure by chemical reaction method, and the silicon wafer substrate is a solid, the reaction between the gas and the silicon substrate is a solid, the reaction between the liquid (solution), and the silicon wafer is a solid a substrate, such as by an electrochemical reaction of reaction by adding electrical energy to the liquid means a method of generating a porous surface structure.

まず、PN接合を有するシリコン太陽電池を形成した後(図15)、PN接合が形成されたシリコンウエハー基板をフッ化水素(HF)が混合されている溶液に浸して電気エネルギーを加えて電気化学反応を進行させる。 First, (Fig. 15) after forming a silicon solar cell having a PN junction, electrochemical added electrical energy is immersed in a solution of hydrogen fluoride to silicon wafer substrate having a PN junction is formed (HF) is mixed the reaction is allowed to proceed. 本発明は、前記電気化学反応において、下記のような化学式で表現される反応式が主反応(dominant reaction)になるように誘導することによって、図17に図示されたように、表面にシリコン酸化物からなるパッシべーション層180が形成されるようにする方法を利用する。 The present invention, in the electrochemical reaction, by inducing such reaction formula represented by the chemical formula as shown below is the main reaction (dominant Reaction), as illustrated in Figure 17, the silicon oxide on the surface using the method to make passivation layer 180 made of the object is formed.

前記反応式中の式1によっては、太陽電池の上部に多孔性構造が形成され、式2によっては、多孔性構造の表面にシリコン酸化物(SiO )が形成されることによってパッシべーション層180が形成される。 Wherein the formula 1 in the reaction scheme is porous structure formed on top of the solar cell, by Equation 2, porous silicon oxide on the surface of the structure (SiO 2) Shon layer base passive by is formed 180 are formed.

次いで、式3によっては、式2で形成されたシリコン酸化物(SiO )が除去される。 Then, by equation 3, a silicon oxide formed by Equation 2 (SiO 2) is removed. このような式1、式2、及び式3で表現される反応が連続的に循環して起こることによってPN接合されたシリコンウエハー基板の上部に多孔性構造が形成されるようになり、このような反応を制御してシリコン酸化物(SiO )が生成される式2の反応式が最終的な反応になるように維持することによって図17と同様なパッシべーション層180を包含する太陽電池が形成されることができる。 Such expression 1, expression 2, and become porous structure on the silicon wafer substrate which is PN junction is formed by the reaction expressed by Equation 3 occurs continuously circulated, thus Do reaction control to silicon oxide solar cell includes Figure 17 and similar passivation layer 180 by maintaining as (SiO 2) reaction formula 2 which is produced is the final reaction it can but be formed.

本発明の1実施形態によっては、最後の過程として、図17に図示された太陽電池の最上部に上部電極を形成することもできる。 Depending 1 embodiment of the present invention, as the last process, it is possible to form the upper electrode on top of the solar cell illustrated in FIG. 17. 前記電極の形成には、公知の印刷法を利用することができる。 The formation of the electrode may be a known printing method.

シリコン酸化物は、化学反応などが容易に起らない非常に安定した物質であるため、パッシべーション層の組成物として非常に適合する。 Silicon oxide, because the chemical reaction is a very stable substance that is not occur ease like, very compatible as a composition passivation layer. このようなパッシべーション層がシリコンウエハー基板の表面を不動態化させることで表面欠陥を最少化させることができ、これによって太陽電池の効率が向上されることができる。 Such passivation layer can be minimized surface defects by passivating the surface of a silicon wafer substrate, which makes it possible the efficiency of the solar cell is improved.

また、前述のように、シリコン酸化物の屈折率は、大気の屈折率とシリコンの屈折率との間の値であるため、入射される太陽光の反射を最少化して太陽電池の内部に多量の光が吸収されるようにすることによって、太陽電池の効率をさらに向上させることができる。 Further, a large amount as described above, the refractive index of the silicon oxide, since a value between the refractive index and the silicon index of refraction of the atmosphere, the interior of the solar cell minimizing the reflection of sunlight incident by the light to be absorbed, it is possible to further improve the efficiency of the solar cell.

このようにして作製された太陽電池は、既存のパッシべーション層を有しない多孔性シリコン太陽電池に比べて5%〜15%の効率上昇の効果を有する。 Thus a solar cell which is manufactured has the effect of 5% to 15% increase in efficiency compared to the porous silicon solar cell having no existing passivation layer.

前記第1実施形態によるパッシべーション層が形成されたシリコン太陽電池は、前記のように電気エネルギーを加える電気化学的反応を利用して作製することもできるが、化学的反応を利用して作製することもできる。 The first embodiment silicon solar cell passivation layer is formed by, which can be prepared by utilizing an electrochemical reaction applying electrical energy as described above, produced by using a chemical reaction it is also possible to. どの反応を利用しても前記化学式1で表現される反応などが起こるようにして、最終反応が式2で維持されるように制御することによって、パッシべーション層を有するシリコン太陽電池を得ることができる。 Which reaction as the reaction and takes place represented by Formula 1 be utilized, the final reaction by controlling so as to be maintained by the formula 2, to obtain a silicon solar cell having a passivation layer can.

第2実施例 Second Embodiment
本発明の第2実施例によって、パッシべーション層を有する多孔性シリコン太陽電池を製造する過程を説明する。 Second examples of the present invention, a process for producing a porous silicon solar cell having a passivation layer will be described. 本実施例においては、熱酸化反応を利用してパッシべーション層を形成することである。 In the present embodiment, it is to form a passivation layer using thermal oxidation. 熱酸化反応とは、常温より高い温度で起こる酸化反応を意味し、本実施形態によると、シリコンウエハー基板が常温より高い温度で酸素と高温反応することによってシリコン酸化物でなるパッシべーション層が形成される。 The thermal oxidation reaction, means an oxidation reaction occurring at higher than room temperature, according to the present embodiment, passivation layer silicon wafer substrate is a silicon oxide by oxygen and high temperature reaction at higher than room temperature It is formed. このような熱酸化反応には、水蒸気状態で酸素成分を供給して酸化反応を誘導する湿式法、乾燥雰囲気で酸素を供給する乾式法がある。 Such thermal oxidation, wet method of inducing an oxidation reaction by supplying oxygen content in water vapor state, there dry method for supplying oxygen in a dry atmosphere.

本発明の1実施形態によると、先ず、PN接合されたシリコン太陽電池のN型半導体層上に上部電極を形成させる。 According to one embodiment of the present invention, firstly, to form the upper electrode on the N-type semiconductor layer of the silicon solar cell PN junction. 前記上部電極は公知の印刷法を利用して形成されることができる。 The upper electrode may be formed using a known printing method. 次いで、電極が形成されたシリコンウエハー基板をフッ化水素(HF)が混合されている溶液に浸して電気エネルギーを加えて電気化学反応を進行させるか、または、電気エネルギーを加えない化学反応を進行させる。 Then, proceed either by adding electrical energy by immersing the silicon wafer substrate on which electrodes are formed in the solution hydrogen fluoride (HF) is mixed to progress the electrochemical reaction or a chemical reaction without the addition of electrical energy make.

本第2実施例の形態においても化学式1で表現される反応が主反応になるように制御する。 Reaction, also expressed by Formula 1 is controlled to be in the main reaction in the present second embodiment. 前記第1実施例においては、式2が最終的な反応になるように維持しているが、第2実施例においては、式3が最終的な反応として維持されるように制御される。 Wherein in the first embodiment, but is maintained as Equation 2 becomes the final reaction, in the second embodiment is controlled so that the formula 3 is maintained as the final reaction. 前述のように、式3は式2で形成されたシリコン酸化物が除去される反応であるため、このような反応を最終反応として維持させるとパッシべーション層が形成されなく、図16に図示されたように、シリコンの表面が露出された多孔性構造を有するシリコンウエハー基板が得られる。 As described above, Equation 3 for a reaction that silicon oxide formed by the Formula 2 is removed, not such reaction when the maintained as the final reaction passivation layer is formed, shown in Figure 16 as a silicon wafer substrate having a porous structure whose surface has been exposed silicon is obtained. 勿論、第2実施例においては、シリコンウエハー基板に上部電極を先ず形成させた後、多孔性構造を形成するので、上部電極の下部には多孔性構造が形成されない。 Of course, in the second embodiment, after the first to form an upper electrode on a silicon wafer substrate, because it forms a porous structure, the lower portion of the upper electrode is not porous structure is formed.

次いで、多孔性構造が形成されたシリコンウエハー基板を酸化反応させて図17に図示されたように、パッシべーション層180を形成させる。 Next, the silicon wafer substrate porous structure is formed by oxidation as illustrated in Figure 17, to form a passivation layer 180. このような酸化反応によってシリコン太陽電池のN型半導体層の表面が酸化されてシリコン酸化物からなるパッシべーション層180が形成されることになる。 Such surface of the N-type semiconductor layer of the silicon solar cell by the oxidation reaction is that the passivation layer 180 is oxidized to form a silicon oxide is formed.

一般的に、シリコンウエハー表面に熱酸化反応を利用してシリコン酸化物を形成させるためには600℃以上の高温が必要である。 Generally, in order to utilize the thermal oxidation on the silicon wafer surface to form a silicon oxide is necessary high temperature of at least 600 ° C.. 本発明の多孔性構造を有するシリコンウエハー基板は、広い表面積を有するので、表面を安定化させるシリコン酸化物が生成される酸化反応の速度が速くなることができる。 Silicon wafer substrate having the porous structure of the present invention has a large surface area, may be a rate of oxidation reaction of silicon oxide to stabilize the surface is generated is increased. このため、初期の酸化反応は従来のシリコン酸化反応のメカニズムとは異なり速い速度でなるが、一定時間が経過した後、一定の厚さ以上の酸化膜が形成されるようになると、従来のメカニズムに従うようになる。 Therefore, the initial oxidation reaction becomes at a speed different from the mechanism of conventional silicon oxidation reaction, after a predetermined time, the so constant thickness over the oxide film is formed, conventional mechanisms made to follow. したがって、多孔性構造を有するシリコンウエハー基板の表面を酸化させることによって、パッシべーション層180を形成させるための熱エネルギーは200℃〜600℃であれば十分であり、好ましくは約500℃の温度を有するオーブンで約30分間、酸化反応させることによってパッシべーション層180を形成させることができる。 Thus, by oxidizing the surface of a silicon wafer substrate having a porous structure, the thermal energy for forming a passivation layer 180 is sufficient as long as 200 ° C. to 600 ° C., preferably about 500 ° C. Temperature it can be formed passivation layer 180 by an oven for about 30 minutes, the oxidation reaction with.

このように、第2実施例によるパッシべーションを有する多孔性シリコンウエハー基板の製造においては、相対的に低い温度で優秀な組成を有するパッシべーション層を得ることができる。 Thus, in the production of the porous silicon wafer substrate having a base passive Shon according to the second embodiment, it is possible to obtain the Shon layer base passive having an excellent composition at relatively low temperatures.

また、前述のように、シリコン酸化物からなるパッシべーション層が反射防止膜としての機能も遂行して太陽電池の効率をさらに向上させることができ、実際にこのような実施例に従って製造された太陽電池素子は、既存の多孔性構造を有する太陽電池素子に比べて8%〜20%の効率上昇を示した。 Further, as described above, functions as a passivation layer is the antireflection film formed of silicon oxide can also further improve the efficiency of the solar cell by performing, it is actually manufactured according to such an embodiment solar cell elements showed 8% to 20% increase in efficiency compared to the solar cell element having an existing porous structure.

一方、第2実施例によるパッシべーション層を有する多孔性シリコン基板の製造は、電気化学的方法、化学的方法、機械的方法、及び/又は乾式酸化反応を利用する方法で製造される多孔性太陽電池の表面に全て適用することができる。 On the other hand, production of porous silicon substrate having a Shon layer base passive according to the second embodiment, electrochemical methods, chemical methods, porosity produced by mechanical methods, and / or method utilizing a dry oxidation reaction it can be applied to all the surface of the solar cell.

第3実施例 Third Embodiment
第3実施例は、多孔性構造を有するシリコン基板のN型半導体層の表面にパッシべーション層180を蒸着する方法によって製造する方式の実施形態である。 The third embodiment is an embodiment of a method of manufacturing by a method of depositing a passivation layer 180 on the surface of the N-type semiconductor layer of a silicon substrate having a porous structure.

パッシべーション層180は、シリコン基板の表面欠陥を効果的に除去することのできる物質を選択して蒸着することが好ましい。 Passivation layer 180 is preferably deposited by selecting a substance capable of effectively removing surface defects of the silicon substrate. シリコン系非晶質化合物がこのような物質として適合する。 Silicon-based amorphous compound adapted as such a material. シリコン系非晶質化合物は、該当分野の公知技術を有する当業者が選択できる物質であれば良く、特に、非晶質水素化シリコン(a−Si:H)、非晶質窒化水素(a−Si )などが好ましい。 Silicon-based amorphous compound may be a person skilled in the art can be selected substances with known technology relevant fields, in particular, amorphous hydrogenated silicon (a-Si: H), amorphous hydrogenated nitride (a- Si x N y), etc. are preferable.

一方、パッシべーション層180の表面蒸着には、やはり当業者の分る公知の薄膜蒸着技術を使用すれば良いが、好ましくはプラズマ化学気相成長法(PECVD:Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)を利用することができる。 On the other hand, the surface deposition of the passivation layer 180, but also may be used a known thin film deposition techniques apparent to those of skill in the art, preferably plasma enhanced chemical vapor deposition: utilizing (PECVD Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) can do. 前記プラズマ化学気相成長法は、プラズマエネルギーを利用して混合ガスをイオンとラジカルに分解して目的とする物質が蒸着されるように誘導する方式である。 The plasma chemical vapor deposition method is a method of substance of interest in a mixed gas by using plasma energy decomposed into ions and radicals induced to be deposited. また、このような蒸着法を利用してパッシべーション層180を単一層ではなく多層構造に蒸着させることができる。 Also, the passivation layer 180 by using such a deposition method can be deposited on the multilayer structure instead of a single layer.

このように形成されたシリコン太陽電池の最上部に上部電極を印刷することによって、パッシべーション層180を有する多孔性シリコン太陽電池が完成されることになる。 By printing the upper electrode on top of the thus formed silicon solar cell, so that the porous silicon solar cell having a passivation layer 180 is completed.

第3実施例によって形成されたパッシべーション層180も表面欠陥をより最少化させる反射防止膜としての機能も遂行することによって、太陽電池の効率をさらに向上させることができる。 By functions as an antireflection film to further minimize even surface defects third examples formed passivation layer 180 may be accomplished, it is possible to further improve the efficiency of the solar cell. このような実施例によって製造された太陽電池素子は、既存の多孔性構造を有する太陽電池素子に比べて10%〜25%の効率上昇を示した。 Such examples manufactured solar cell element exhibited 10% to 25% increase in efficiency compared to the solar cell element having an existing porous structure.

本発明の他の実施形態による太陽電池の製造方法は、図18〜図28に図示されている。 Method of manufacturing a solar cell according to another embodiment of the present invention is illustrated in FIGS. 18 to 28. これらの太陽電池の製造方法に対する実施形態は、P型シリコン基板100とN型半導体層120との間にP型不純物が高濃度にドーピングされたP+型半導体層160をさらに包含することを特徴とする。 Embodiment to the method of manufacturing these solar cells, and characterized by further include a P + -type semiconductor layer 160 to P-type impurity is doped at a high concentration between the P-type silicon substrate 100 and the N-type semiconductor layer 120 to.

図18〜図23を参照するとき、前記目的を達成するための本発明の太陽電池の製造方法の1つとして、P型シリコン基板100に高濃度のN型不純物をドーピングしてN型半導体層120を形成する段階を先ず図示する(図18)。 When referring to FIGS. 18 23, as one of a method for manufacturing a solar cell of the present invention for achieving the above object, the N-type semiconductor layer doped with a high concentration of N-type impurities into the P-type silicon substrate 100 first illustrates the step of forming a 120 (FIG. 18). 前記N型不純物は、P型シリコン基板100の斜面、即ち、表面、裏面、四方の側面に全体的にドーピングされることができる。 The N-type impurity, the slope of the P-type silicon substrate 100, i.e., the surface, the rear surface can be totally doping in four aspects.

前記N型不純物の半導体層の厚さは、特に制限されないが、100〜600nmであることが好ましい。 The thickness of the semiconductor layer of the N-type impurity is not particularly limited, is preferably 100-600 nm.

次いで、前記P型シリコン基板100とN型半導体層120とが接する水平面の中いずれか1つの面の間に高濃度のP型不純物がドーピングされるP+型半導体層160を形成する(図19)。 Then, high concentration P-type impurities to form a P + -type semiconductor layer 160 to be doped during the one face either in the horizontal plane and the P-type silicon substrate 100 and the N-type semiconductor layer 120 is in contact (Fig. 19) . 上述したことは、ただ、本発明の1つの構造例であり、水平的なP+型半導体層160に限定するものではなく、P型シリコン基板100に陥没されるP+型半導体層に形成することもできる。 What has been described above, however, is one example of the structure of the present invention is not limited to horizontal of P + -type semiconductor layer 160, it is formed in the P + semiconductor layer which is depressed in a P-type silicon substrate 100 it can.

P+型半導体層160は、多孔性シリコン層を形成することによって形成されることができ、1つ以上が形成されることができる。 P + -type semiconductor layer 160 may be formed by forming a porous silicon layer can be more than one is formed. 多孔性シリコン層は、短い工程時間と別途の装備を要することなしに簡単に形成することができ、反射防止膜としても効果的に機能することができる。 Porous silicon layer is shorter process time and can be easily formed without requiring a separate equipment, can function effectively as an anti-reflection film. 殊に、多孔性シリコン層はHF−C OH−H Oからなる水溶液に前記P型シリコン基板100を浸して基板条件にしたがって一定の電流を流すことによって、正孔(hole)を注入する陽極酸化エッチングを通じて形成されることができる。 In particular, the porous silicon layer by flowing a constant current in accordance with the substrate conditions soak the P-type silicon substrate 100 in an aqueous solution consisting of HF-C 2 H 5 OH- H 2 O, a hole (hole) It may be formed through anodization etching injecting. 形成方法としては、HNO を通じる化学的エッチングと電流を流す電気化学的エッチングがある。 As forming method is electrochemical etching flowing chemical etching and current through HNO 3.

このように形成された多孔性シリコン層は、太陽電池において反射防止膜の機能の他にも表面保護膜の役割も行うことによって、太陽電池の効率増大を極大化することに寄与することができる。 The thus formed porous silicon layer, by performing the role of addition to the surface protective film of the functions of the anti-reflection film in a solar cell, can contribute to maximizing the efficiency increase of solar cell .

その後、前記形成されたN型半導体層120の中、側面に形成されたN型半導体層を除去して(図20参照)、前記P型シリコン基板100と隣接するN型半導体層を除去して下部電極200を形成する(図21)。 Then, in the N-type semiconductor layer 120 in which the formed (see FIG. 20) to remove the N-type semiconductor layer formed on the side surfaces, to remove the N-type semiconductor layer adjacent to the P-type silicon substrate 100 forming a lower electrode 200 (FIG. 21). なお、前記図20に示している側面に形成されたN型半導体層を除去する方法は、エッジアイソレーションを利用することができる。 The method for removing the N-type semiconductor layer formed on a side is shown in FIG. 20 may utilize edge isolation. 前記のN型半導体層を除去する理由は、後に金属層又は金属電極と連結されるとき、太陽電池の陽極と陰極との短絡を起こして太陽電池の動作に不要な要素となるためである。 The reason for removing the N-type semiconductor layer of the can when it is connected to the metal layer or the metal electrodes after is because an unnecessary component for the operation of the solar cell causes a short circuit between the anode and the cathode of the solar cell.

側面ではない水平部分のN型半導体層120を除去する工程は、アルミニウム(Al)と同様な伝導性物質を包含する裏面電界(BSF:back surface field)の形成工程においてその存在意味がなくなるため、別途の除去工程を必要としない場合もある。 Removing the N-type semiconductor layer 120 of the horizontal portion is not a side, back surface field encompasses similar conductive material and aluminum (Al): for their presence means in the formation process of (BSF back surface field) is eliminated, there is a case that does not require a separate removal step. N型半導体層を除去する方法は、一般的に公知された方法を使用することができ、特定の方法に限定されない。 Method of removing an N-type semiconductor layer generally can be used known methods, not limited to a particular method. 好ましいエッジアイソレーション工程は、プラズマを利用する湿式エッチング(plasma wet etching)、プラズマを利用する乾式エッチング(plasma dry etching)、レーザーエッチング(laser etching)、レーザースクライビング法などがある。 Preferred edge isolation step, wet etching utilizing plasma (plasma wet etching), dry etching utilizing plasma (plasma dry etching), laser etching (laser Etching), there is a laser scribing method. アイソレイション方法によって太陽電池動作の特性変化は大きくないが、量産体制を考慮するとき、プラズマ乾式エッチング法とプラズマ湿式エッチング法が有利に使用されることができる。 Although not large characteristic change of the solar cell operation by isolation Ray Deployment method, when considering mass production, it is possible to plasma dry etching method and a plasma wet etching method is advantageously used. 前記プラズマエッチング法は、複数個の基板を積層してプラズマ粒子や溶液に露出させてPN接合が分離されるようにする方法である。 The plasma etching method, the PN junction and by stacking a plurality of substrates are exposed to the plasma particles or the solution is a way to be separated.

前記図21の下部電極200は、好ましくは、金属元素の中、アルミニウム(Al)が包含された裏面電界(BSF)であることができる。 The lower electrode 200 of FIG. 21, preferably, in the metallic element may be aluminum (Al) back surface field that is included is (BSF). その他にも伝導性の優秀な銀(Ag)、白金(Pt)などが使用されることができる。 Other excellent silver conductivity even (Ag), may be platinum (Pt) is used. 具体的なアルミニウム(Al)BSFの形成方法は、前記エッジに作用するN型半導体層が除去されたP型シリコン基板、P+型半導体層及びN型半導体層で構成された太陽電池において、P型シリコン基板の裏面又は太陽電池の積層形態に従って積層可能なP型シリコン基板の表面にアルミニウム(Al)などの金属元素が包含されたペーストを塗布して高温で熱処理することである。 Method of forming a specific aluminum (Al) BSF is, P-type silicon substrate with N-type semiconductor layer is removed which acts on the edge, in the fabricated solar cell P + -type semiconductor layer and the N-type semiconductor layer, P-type metal element such as aluminum (Al) on the surface of the possible P-type silicon substrate laminated according laminate form the back or the solar cell of the silicon substrate by applying a paste that is included is that the heat treatment at a high temperature.

前記熱処理の温度は、600℃〜900℃であり、この場合、アルミニウムがシリコンの表面で不純物として作用し、P型シリコン基板の裏面又は表面をP型不純物で高濃度にドーピングされたP+半導体領域、又はP++半導体領域に変化させる。 Temperature of the heat treatment is 600 ° C. to 900 ° C., in this case, aluminum acts as an impurity at the surface of the silicon, P + semiconductor region of the rear surface or the surface of the P-type silicon substrate highly doped with P-type impurities , or it is changed to P ++ semiconductor region. このような領域は、光によってP型基板で生成された電子−正孔対からの電子が再結合することを防止して太陽電池の効率を高める役割をなす。 Such regions, electrons generated in the P-type substrate by light - make the role of increasing the efficiency of the solar cell to prevent the electrons from hole pair recombination. 前記電極の厚さは10μm〜30μmであることが好ましい。 The thickness of the electrode is preferably 10 m to 30 m.

前記工程の後、残っているN型半導体層120の上部に多孔性構造を形成して(図22)、その多孔性構造の表面にパッシべーション層180を形成する(図23)。 After the step, the top of the remaining N-type semiconductor layer 120 to form a porous structure (Fig. 22), to form a passivation layer 180 on the surface of the porous structure (Fig. 23). また、前記の図面には図示されていないが、N型半導体層の上部には上部電極140が形成されることができる。 Also, the drawings is not shown, the upper portion of the N-type semiconductor layer may be an upper electrode 140 are formed.

また、図21の前記電極を生成する方法は、金属を塗布した後、高温で熱処理するが、このとき、使用される金属は、金属性元素であれば良く、特に、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、白金(Pt)などの物質であることが好ましい。 Further, a method of producing the electrode of FIG. 21, after coating a metal, but a heat treatment at a high temperature, this time, the metal used may be any metallic element, in particular, aluminum (Al), silver (Ag), it is preferable to use a substance such as platinum (Pt).

本発明の太陽電池は、P型シリコン基板100に高濃度のN型半導体層120と多孔性シリコン層の形成方法によって形成されるP+型半導体層160が隣接して構成され、下部電極200を通じて電気的に通じるようになることである。 Solar cell of the present invention, P + -type semiconductor layer 160 formed by the method for forming a high-concentration N-type semiconductor layer 120 and the porous silicon layer on the P-type silicon substrate 100 is formed adjacent, electricity through the lower electrode 200 it is to become so as to communicate the basis. P+型半導体層160は、必ずしも層状構造である必要はなく、一定な形態としてP型シリコンウエハーの内部に包含されることのできる複数個の陥没型の構造であっても構わない。 P + -type semiconductor layer 160 is not necessarily a layered structure, it may be a structure of a plurality of depressed type that can be contained within a P-type silicon wafer as a constant form. このような構造の太陽電池の各半導体層による伝導帯と価電子帯及びフェルミ・エネルギーのレベルを図示してみるとき、P型シリコン基板で光によって励起された電子−正孔対が発生され、これらの励起された電子がフェルミ・エネルギーレベルの異なるP+型半導体層の構造によってP型シリコン基板とP+型半導体層の界面又はインタフェースで多量に蓄積される構造であることを確認することができる。 When such a try shown the level of the conduction band and the valence band and the Fermi energy by the semiconductor layers of the solar cell of the structure, the excited electrons by light in P-type silicon substrate - hole pairs are generated, it can be confirmed that these excited electrons has a structure that is heavily accumulated at the interface or interface of the P-type silicon substrate and the P + -type semiconductor layer by the structure of the different P + -type semiconductor layer Fermi energy level.

上述した方法によって製造される太陽電池は、光によって電子−正孔対が生成されるP型シリコン基板の隣接面でP+層とアルミニウムBSF層のP+層のフェルミ・エネルギーレベルによる電子蓄積部位が形成されるため、効率を高めることのできる構造になる。 Solar cell manufactured by the method described above, electrons by light - an electron storage site by the Fermi energy level of the P + layer of positive P + layer at the adjacent surface of the P-type silicon substrate with a hole pairs are generated and the aluminum BSF layer is formed because it is, the structure capable of enhancing the efficiency. 即ち、本発明による太陽電池は、積層構造を調節して人為的にフェルミ・エネルギーレベルをデザインしてP型シリコン基板で発生した電子を一時的に蓄積することによって、シリコンウエハーとP+型半導体層との間の隣接面に多量の電子を充填する構造の太陽電池である。 That is, the solar cell according to the present invention, by temporarily storing the electrons generated in the P-type silicon substrate by controlling the lamination structure was designed artificially Fermi energy level, silicon wafer and the P + -type semiconductor layer the solar battery structure to fill a large amount of electrons to adjacent surfaces between. したがって、このように多量に蓄積された電子は、さらに再結合して損失される確率が少なく充填量によって高い電力を発生させることができるため、高効率の光電変換率を期待することができる。 Thus, such a large amount accumulated electrons, since it is possible to further generate high power with less loading probability of being lost recombined can be expected photoelectric conversion of high efficiency.

図23の縦断面図に示した本発明の太陽電池で分るように、本発明の太陽電池は、P型シリコン基板100を中間に置いてP型不純物が高濃度にドーピングされたP+型半導体層160と下部電極層200とを形成している。 As can be seen in the solar cell of the present invention shown in the longitudinal sectional view in FIG. 23, a solar cell of the present invention, P + -type semiconductor P-type impurity at a P-type silicon substrate 100 in the middle is a highly doped forming a layer 160 and the lower electrode layer 200. その結果、電子損失を減少させて光電変換効率を高めるように配置されている。 As a result, they are arranged to enhance the photoelectric conversion efficiency by reducing the electron loss.

図24〜図28に図示されたシリコン太陽電池の製造方法もやはり、上述した前記図23の製造方法と同様である。 Method for producing a silicon solar cell illustrated in FIGS. 24 28 Again, the same as the manufacturing method of FIG. 23 described above. ただ、図24を参照してみるとき、本発明の他の実施形態の太陽電池は、P型シリコン基板100を囲んでN型半導体層120を形成した後、P型シリコン基板100と水平的に接触するN型半導体層の中で下部の水平層であるN型半導体層120とP型シリコン基板100の接触面との間にP+型半導体層160を形成することである。 However, when viewed as reference to FIG. 24, a solar cell according to another embodiment of the present invention, after forming the N-type semiconductor layer 120 surrounds the P-type silicon substrate 100, a horizontal manner and the P-type silicon substrate 100 is to form a P + -type semiconductor layer 160 between the lower portion of the N-type semiconductor layer 120 and the P-type contact surface of the silicon substrate 100 is a horizontal layer in the N-type semiconductor layer in contact.

したがって、図25を参照すると、中間過程として太陽電池の縦断面は、下からN型半導体層120、P+型半導体層160、P型シリコン基板100及びN型半導体層120の順で積層される。 Thus, referring to FIG. 25, longitudinal section of a solar cell as an intermediate process, are stacked in this order N-type semiconductor layer 120, P + -type semiconductor layer 160, P-type silicon substrate 100 and the N-type semiconductor layer 120 from the bottom. この場合の太陽電池は、電子−正孔対が発生するP型基板に分離された電子を孤立させて蓄積するための構造であって、P+型半導体層160をP型シリコン基板100の上下に置くために、図26のように、上部層のN型半導体層120を除去してアルミニウムを包含する下部電極層200を形成する。 Solar cell in this case is electronic - a structure for storing by lone electrons separated into P type substrate hole pairs are generated, the P + -type semiconductor layer 160 and below the P-type silicon substrate 100 to put, as shown in FIG. 26, a lower electrode layer 200 includes aluminum to remove N-type semiconductor layer 120 of the top layer. また、最下端部の太陽電池に設けられたN型半導体層120の露出された面には電極が形成されるが、これは太陽電池を逆に置いた時、既に前記で説明した上部電極140に該当する。 Further, when it exposed to the surface electrode of the N-type semiconductor layer 120 provided in the solar cell of the lowermost end is formed, which is placing the solar cell on the contrary, the upper electrode 140 already described in the corresponding to.

その次の工程として、図27から分るように、上述した他の実施形態における太陽電池の製造方法のように、上部電極140が実装された部位を除くN型半導体層120の露出面には、多様な形態のホールが形成された多孔性構造が形成される。 As a next step, as can be seen from FIG. 27, as in the method for manufacturing a solar cell according to another embodiment described above, the exposed surface of the N-type semiconductor layer 120 except for the portion where the upper electrode 140 is mounted in Hall of various shapes are formed porous structure is formed. また、図28は、前記多孔性構造の表面にパッシべーション層180が形成されていることを図示している。 Further, FIG. 28 illustrates that the passivation layer 180 is formed on the surface of the porous structure.

前記本発明の多様な実施形態による太陽電池の製造工程の各段階などは、連続的であるか、断続的でなることができ、特にPN接合工程と多孔性構造の形成工程が連続的であることに限定されなく、2つの工程の間に他の独立的な工程が追加されることもできる。 Wherein like stages of the manufacturing process of the solar cell according to various embodiments of the present invention is either a continuous, can become intermittent, particularly steps of forming the PN junction process and the porous structure is continuous particularly not limited, it is also possible to other independent processes between the two steps are added.

本発明の1実施形態によると、前記太陽電池の製造工程の後に、上部表面に反射防止膜(AR)をさらに形成する工程を設定することができる。 According to one embodiment of the present invention, after the solar cell manufacturing process, it is possible to set the step of further forming an anti-reflection film (AR) on the top surface. この反射防止膜を成す物質は従来の太陽電池で使用されている場合もある。 Material forming the anti-reflection film is sometimes used in conventional solar cells.

本発明の太陽電池の光電変換効率が改善される原理は、上述のように太陽電池の構造的な側面において理解されることができ、さらに各半導体層におけるフェルミ・エネルギーレベルを表現したグラフである、図29を参照するとさらに容易に理解することができる。 Principles photoelectric conversion efficiency of the solar cell of the present invention is improved can be understood in structural aspects of the solar cell as described above, is further a graph representing the Fermi energy level of each of the semiconductor layers it can be more readily understood with reference to Figure 29.

図29は、太陽電池層に対して区画別に伝導帯と価電子帯を図示しているが、P型シリコン基板100で生成されて分離された電子などがN型半導体層120に移動する途中、P+型半導体層160の障壁に詰まってP型シリコン基板とP+型半導体層の隣接界面に孤立、蓄積されることを確認することができる。 Figure 29 is illustrates a conduction band and a valence band by partition the solar cell layer, the middle of an electronic separated are generated by P-type silicon substrate 100 is moved in the N-type semiconductor layer 120, isolated clogged barriers P + -type semiconductor layer 160 to the adjacent surface of the P-type silicon substrate and the P + -type semiconductor layer, it can be confirmed to be accumulated.

以上、本発明の具体的な課題解決手段となる構成は、ただ例示に過ぎなく、本発明はこれらに必ずしも制限されるのではない。 The structures to be specific problem-solving means of the present invention is not just only illustrative, the present invention is not being these always limited. 当業者は、本発明の範囲内で説明した実施形態を変更又は変形することができ、このような変更又は変形も本発明の範囲に属する。 Those skilled in the art can change or modifications to the embodiments described within the scope of the present invention belong to the scope of the present invention such modifications or variations. また、本発明において説明した各構成要素の物質は、当業者に公知の多様な物質から容易に選択して代替することができる。 Further, material of the components described in the present invention, can be readily selected to alternate from known to those skilled in the art a variety of materials. また、当業者は、本明細書において説明された構成要素の中、一部を性能の劣化なしに省略するか、又は、性能を改善するために構成要素を追加することができる。 Moreover, those skilled in the art within the components described herein, or omit some without performance degradation, or it is possible to add components to improve performance. のみならず、当業者は工程環境や装備に従って本明細書で説明した方法段階の順序を変更することもできる。 Not only, those skilled in the art may change the order of the method steps described herein in accordance with the steps environment and equipment.

本発明によると、結晶学的及び/又は構造的観点で多様な形態のホールをシリコンウエハー基板上に形成してなる多孔性構造のバルク型太陽電池を提供して、太陽光の広帯域波長において均一的に反射率を低める効果を得ることができる。 According to the present invention, to provide a bulk type solar cell of the porous structure obtained by forming holes in various forms on a silicon wafer substrate with crystallographic and / or structural point of view, uniform in a wideband wavelength of sunlight it is possible to obtain an effect to reduce the reflectance.

また、このような多孔性表面構造を通じて従来の半導体基板の表面積より拡大される表面積を活用して最適の不純物注入と、最少の製造工程によって太陽電池の効率を増大させることができる。 The optimum impurity implantation by utilizing a surface area larger than the surface area of ​​the conventional semiconductor substrate through such porous surface structures, it is possible to increase the efficiency of the solar cell by minimizing the manufacturing process. 一方、多孔性シリコンウエハー基板上に形成されるパッシべーション層は表面欠陥を最少化することによって太陽電池効率のさらなる向上を期待することができる。 On the other hand, passivation layer formed on the porous silicon wafer substrate can be expected to further improve solar cell efficiency by minimizing the surface defects.

本発明によると、既存の太陽電池製造工程を活用しながら、本発明を実施することが可能であり、急速な太陽電池需要の拡張にともなって、コストダウンによって競争力を確保することができる。 According to the present invention, while utilizing the existing solar cell manufacturing process, it is possible to practice the present invention, with the extension of the rapid solar cell demand, it is possible to ensure the competitiveness by cost. つまり、既存の太陽電池製造工程を最大限利用するとともに、電子を蓄積することのできるエネルギーレベル構造の太陽電池を製造することができるため、高い光電変換効率を有する太陽電池を経済的に生産することができる効果を有している。 That, together with the maximum use of existing solar cell manufacturing process, it is possible to manufacture a solar cell energy level structure capable of accumulating electrons, it is economically produced a solar cell having high photoelectric conversion efficiency It has the advantage of being able.

100:P型シリコン基板 100: P-type silicon substrate
120:N型半導体層 140:上部電極 160:P+型半導体層 180:パッシべーション層 200:下部電極 120: N-type semiconductor layer 140: upper electrode 160: P + -type semiconductor layer 180: passivation layer 200: lower electrode

Claims (28)

  1. 第1不純物領域のシリコン基板上に前記第1不純物領域と相異する第2不純物領域の半導体層を包含する太陽電池において、 In the solar cell including a semiconductor layer of the second impurity region different from said first impurity region on a silicon substrate of a first impurity region,
    前記第2不純物領域の半導体層の表面が複数個のホールが形成された多孔性構造であることを特徴とする太陽電池。 Solar cell characterized by the surface of the semiconductor layer of the second impurity region is a plurality of holes formed porous structure.
  2. 前記第2不純物領域の半導体層における多孔性構造は、 The porous structure in a semiconductor layer of the second impurity region,
    表面の所定部位に上部電極を包含し、前記上部電極が形成された部分を除いた残りの表面に形成されることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池。 The solar cell of claim 1 which includes an upper electrode to a predetermined site on the surface, and wherein said that the upper electrode is formed on the remaining surface except for portions formed.
  3. 前記第1不純物領域のシリコン基板の下部には、導電性金属の中から選択されるいずれか1つの金属からなる下部電極をさらに包含することを特徴とする請求項1に記載の太陽電池。 Wherein the lower portion of the silicon substrate of a first impurity region, a solar cell according to claim 1, characterized in that further include a lower electrode made of any one metal selected from among conductive metals.
  4. 前記第1不純物領域のシリコン基板と第2不純物領域の半導体層との間に、前記第1不純物領域の濃度より高濃度で、かつ多孔性である第1不純物領域の半導体層をさらに包含することを特徴とする請求項1に記載の太陽電池。 Between the semiconductor layer of the silicon substrate and the second impurity region of the first impurity region, said at higher concentrations than in the first impurity region, and the inclusion of the semiconductor layer of the first impurity region is a porous yet solar cell according to claim 1, wherein the.
  5. 前記第1不純物領域の半導体層の厚さは、100nm〜600nmであることを特徴とする請求項4に記載の太陽電池。 The thickness of the first semiconductor layer of the impurity region, the solar cell according to claim 4, characterized in that the 100 nm to 600 nm.
  6. 前記多孔性構造における各ホールの深さは、前記第2不純物領域の半導体層の厚さより小さいか、同一であるか、又は大きくすることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池。 The depth of each hole in the porous structure, the solar cell according to claim 1, characterized in that said second or smaller than the thickness of the semiconductor layer of the impurity regions, identical or larger.
  7. 前記ホールの形状は、その縦断面がU字形、V字形、多角形の中いずれか1つ以上の形態であって、互に異なることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池。 The shape of the hole, the longitudinal section U-shaped, V-shaped, be any one or more forms among a polygon, a solar cell according to claim 1, wherein the mutually different.
  8. 前記ホールの基底点を包含する面と側面とでなる角度は、0°〜135°であることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池。 Angle made by the encompassing surface and the side surface of the base point of the hole, the solar cell according to claim 1, characterized in that the 0 ° to 135 °.
  9. 前記第2不純物領域の半導体層における多孔性構造の表面気孔度は、10%〜70%であることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池。 The surface porosity of the porous structure in a semiconductor layer of the second impurity region is a solar cell according to claim 1, characterized in that 10% to 70%.
  10. 前記第2不純物領域の半導体層の表面は、X線回折法(XRD)を利用する結晶分析の時において、220、311、320、331、400、411、422、511、531、533の中いずれか1つ以上の結晶面を有することを特徴とする請求項1に記載の太陽電池。 Surface of the semiconductor layer of the second impurity region at the time of the crystal analysis utilizing X-ray diffraction method (XRD), either in the 220,311,320,331,400,411,422,511,531,533 solar cell according to claim 1, characterized in that either have one or more crystal faces.
  11. 前記第2不純物領域の半導体層における多孔性構造の表面にパッシべーション層又は反射防止膜をさらに形成することを特徴とする請求項1又は2に記載の太陽電池。 Solar cell according to claim 1 or 2, characterized in that the surface further forming a passivation layer or anti-reflection film of the porous structure in a semiconductor layer of the second impurity region.
  12. 前記パッシベーション層は、前記シリコン基板を不動態化させることを特徴とする請求項11に記載の太陽電池。 The passivation layer, a solar cell according to claim 11, characterized in that passivating the silicon substrate.
  13. 前記パッシベーション層は、少なくとも1層以上のシリコン酸化物又はシリコン系非晶質化合物からなることを特徴とする請求項11に記載の太陽電池。 The passivation layer, a solar cell according to claim 11, characterized in that it consists of at least one layer of silicon oxide or silicon-based amorphous compound.
  14. 前記パッシベーション層を形成する物質の屈折率は、大気の屈折率と前記シリコン基板の屈折率との中間の値を有することを特徴とする請求項11に記載の太陽電池。 The refractive index of the material forming the passivation layer, the solar cell according to claim 11, characterized in that it has an intermediate value between the refractive index of the silicon substrate and the refractive index of the atmosphere.
  15. 第1不純物領域のシリコン基板の上部に前記第1不純物領域の第1不純物と相異する第2不純物をドーピングして第2不純物領域の半導体層を形成する段階と、 Forming a semiconductor layer of the second impurity region of the second impurity doped to the first differs from the impurity of the first impurity region on the silicon substrate of a first impurity region,
    前記第2不純物領域の半導体層の表面に複数個のホールが形成された多孔性構造を形成する段階とを包含する太陽電池の製造方法。 Method for manufacturing a solar cell including forming a surface into a plurality of holes formed porous structure of the semiconductor layer of the second impurity region.
  16. 第1不純物領域のシリコン基板に前記第1不純物領域の第1不純物と相異する第2不純物をドーピングして第2不純物領域の半導体層を形成する段階と、 Forming a semiconductor layer of the second impurity region of the second impurity doped to the first differs from the impurity of the first impurity region in a silicon substrate of a first impurity region,
    前記第1不純物領域のシリコン基板と第2不純物領域の半導体層とが接する水平面の中、いずれか1つの面の間に、前記シリコン基板の第1不純物の濃度より高い濃度の第1不純物領域の半導体層を形成する段階と、 Among the silicon substrate and the semiconductor layer are in contact with the horizontal surface of the second impurity region of the first impurity region, between one of surfaces, the first impurity region of a higher concentration than the first impurity of the silicon substrate forming a semiconductor layer,
    前記形成された第2不純物領域の半導体層の中、側面に形成される第2不純物領域の半導体層を除去する段階と、 Among the semiconductor layer of the second impurity region which is the formation, and removing the semiconductor layer of the second impurity region formed on the side surface,
    前記第1不純物領域のシリコン基板と隣接する第2不純物領域の半導体層を除去して電極を形成する段階と、 Forming an electrode by removing the semiconductor layer of the second impurity region adjacent to the silicon substrate of the first impurity region,
    前記除去されなく残っている第2不純物領域の半導体層の表面に複数個のホールが形成された多孔性構造を形成する段階とを包含する太陽電池の製造方法。 Method for manufacturing a solar cell including forming a surface on the plurality of holes are formed porous structure of the semiconductor layer of the second impurity regions remaining without being said removal.
  17. 前記第1不純物領域の半導体層を形成する方法は、多孔性シリコン層の形成方法によることを特徴とする請求項16に記載の太陽電池の製造方法。 The method of forming a semiconductor layer of the first impurity region, a method for manufacturing a solar cell according to claim 16, characterized in that due to the formation method of the porous silicon layer.
  18. 前記側面に形成された第2不純物領域の半導体層を除去する方法は、エッジアイソレーションを利用することを特徴とする請求項16に記載の太陽電池の製造方法。 The second method for removing the semiconductor layer of the impurity region, the method of manufacturing a solar cell according to claim 16, characterized by using the edge isolation formed on the side surface.
  19. 前記第2不純物領域の半導体層の表面に多孔性構造を形成する段階は、 Forming a porous structure on the surface of the semiconductor layer of the second impurity region,
    第2不純物領域の半導体層の上部の所定部位に上部電極を形成した後、前記上部電極が形成された部分を除く残りの第2不純物領域の半導体層の表面に多孔性構造を形成することを特徴とする請求項15又は16に記載の太陽電池の製造方法。 After forming the upper electrode on the predetermined portion of the upper portion of the semiconductor layer of the second impurity region, forming a porous structure on the surface of the semiconductor layer of the remaining second impurity regions except for the portion where the upper electrode is formed the method of manufacturing a solar cell according to claim 15 or 16, characterized.
  20. 前記第2不純物をドーピングする方法は、イオン注入法、熱拡散法、及びオキシ塩化リン(POCl )拡散法の中から選択されるいずれか1つの方法であることを特徴とする請求項15又は16に記載の太陽電池の製造方法。 How to doping said second impurity, ion implantation, thermal diffusion, and phosphorus oxychloride (POCl 3) according to claim 15, characterized in that any one method selected from among diffusion or method for manufacturing a solar cell according to 16.
  21. 前記第2不純物をドーピングする方法は、800℃〜900℃の炉内に前記第1不純物領域のシリコン基板をおいて、第2不純物を含有するガスを注入することを特徴とする請求項15又は16に記載の太陽電池の製造方法。 How to doping said second impurities at a silicon substrate of said first impurity region in an oven at 800 ° C. to 900 ° C., according to claim 15 or, characterized in that injecting gas containing a second impurity method for manufacturing a solar cell according to 16.
  22. 前記第1不純物がP型であり、第2不純物がN型であるとき、前記第2不純物を含有するガスはオキシ塩化リン(POCl )であることを特徴とする請求項21に記載の太陽電池の製造方法。 Wherein the first impurity is a P-type, when the second impurity is N-type, the sun of claim 21 gas containing the second impurity, which is a phosphorus oxychloride (POCl 3) method for producing a battery.
  23. 前記多孔性構造を形成する方法は、湿式化学エッチング法、乾式化学エッチング法、電気化学エッチング法、機械的エッチング法の中いずれか1つの方法によってシリコン基板をエッチングすることを特徴とする請求項15又は16に記載の太陽電池の製造方法。 The method of forming a porous structure, wet chemical etching, dry chemical etching, electrochemical etching, claim 15, wherein etching the silicon substrate by any one method in the mechanical etching method method for manufacturing a solar cell according to or 16.
  24. 前記湿式化学エッチング法及び電気化学エッチング法を使用する場合、シリコン基板との反応物質は、フッ酸(HF)、窒酸(HNO )、酢酸(CH COOH)で構成された群から選択される1種以上の酸であることを特徴とする請求項23に記載の太陽電池の製造方法。 When using the wet chemical etching and electrochemical etching, reactive material with the silicon substrate, hydrofluoric acid (HF), nitric (HNO 3), it is selected from a group consisting of acetic acid (CH 3 COOH) method for manufacturing a solar cell according to claim 23, characterized in that the one or more acids that.
  25. 前記湿式化学エッチング法及び電気化学エッチング法を使用する場合、シリコン基板との反応物質は、フッ酸(HF)、窒酸(HNO )、酢酸(CH COOH)で構成された群から選択される1種以上の酸と、 When using the wet chemical etching and electrochemical etching, reactive material with the silicon substrate, hydrofluoric acid (HF), nitric (HNO 3), it is selected from a group consisting of acetic acid (CH 3 COOH) one and more of the acid that,
    アセトニトリル(acetonitrile)、ジメチルホルムアミド(dimethyl formamide)、ホルムアミド(formamide)、ジエチルスルホキシド(diethyl sulfoxide)、ヘキサメチルリン酸トリアミド(hexamethyl phosphoric triamide)、ジメチルアセトアミド(dimethyl acetamide)、水(water)、メチルアルコール(methyl alcohol)、エチルアルコール(ethyl alcohol)、イソプロピルアルコール(isopropyl alcohol)から構成された群から選択される1種以上の物質との混合液であることを特徴とする請求項23に記載の太陽電池の製造方法。 Acetonitrile (acetonitrile), dimethyl formamide (dimethyl formamide), formamide (formamide), diethyl sulfoxide (diethyl Sulfoxide), hexamethylphosphoric triamide (hexamethyl phosphoric triamide), dimethyl acetamide (dimethyl acetamide), water (water), methyl alcohol ( methyl alcohol), ethyl alcohol (ethyl alcohol), a solar cell of claim 23 which is a mixture of one or more materials selected from a group consisting of isopropyl alcohol (isopropyl alcohol) the method of production.
  26. 前記湿式化学エッチング法、乾式化学エッチング法、電気化学エッチング法の中選択されるいずれか1つの方法を使用する場合、前記多孔性構造が形成された表面に生成されるシリコン酸化物が除去される反応が、最終的な反応になるべく維持することを特徴とする請求項23に記載の太陽電池の製造方法。 The wet chemical etching, dry chemical etching process, when using any one of the methods in the electrochemical etching process is selected, the silicon oxide porous structure is created in the formed surface is removed reaction, the final process for producing a solar cell according to claim 23, characterized in that as much as possible maintaining the reaction.
  27. 前記各工程段階の以後に、前記第2不純物領域の半導体層における多孔性構造の表面に前記シリコン基板を不動態化させるパッシべーション層又は反射防止膜を形成する段階をさらに包含することを特徴とする請求項15又は16に記載の太陽電池の製造方法。 Wherein the each subsequent process step, further including the step of forming a porous passivation layer or anti-reflection film using the silicon substrate is passivated on the surface of the structure in a semiconductor layer of the second impurity region method for manufacturing a solar cell according to claim 15 or 16,.
  28. 前記パッシベーション層を形成する方法は、 A method of forming the passivation layer,
    前記多孔性構造が形成されたシリコン基板の表面に対する熱的湿式酸化反応法、前記多孔性構造が形成されたシリコン基板の表面に対する熱的乾式酸化反応法、及び前記多孔性構造が形成されたシリコン基板の上部にシリコン系非晶質化合物を蒸着するプラズマ化学気相成長法(PECVD;Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)の中から選択されるいずれか1つの方法であることを特徴とする請求項27に記載の太陽電池の製造方法。 The porous structure thermal wet oxidation process for the formation surface of the silicon substrate, thermal dry oxidation method on the surface of the silicon substrate porous structure is formed, and the silicon porous structure is formed to claim 27, characterized in that any one method selected from among; (plasma Enhanced chemical vapor deposition PECVD) plasma enhanced chemical vapor deposition for depositing a silicon-based amorphous compound on top of the substrate method of manufacturing a solar cell according.






JP2010508317A 2007-08-21 2008-08-20 Method of manufacturing a solar cell of the porous structure Pending JP2010527163A (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20070084157A KR20090019600A (en) 2007-08-21 2007-08-21 High-efficiency solar cell and manufacturing method thereof
KR20070106215A KR20090040728A (en) 2007-10-22 2007-10-22 Solar cell using a semiconductor wafer substrate with porous surface and fabrication thereof
KR20070131101A KR20090063653A (en) 2007-12-14 2007-12-14 Method of manufacturing pn junction device and solar cell comprising the said pn junction device
KR20080001763A KR20090076035A (en) 2008-01-07 2008-01-07 Solar cell having passivated porous surface and fabrication method thereof
PCT/KR2008/004857 WO2009025502A3 (en) 2007-08-21 2008-08-20 Solar cell having porous structure and method for fabrication thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010527163A true true JP2010527163A (en) 2010-08-05

Family

ID=40378827

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010508317A Pending JP2010527163A (en) 2007-08-21 2008-08-20 Method of manufacturing a solar cell of the porous structure

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2181464A4 (en)
JP (1) JP2010527163A (en)
WO (1) WO2009025502A3 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120067619A (en) * 2010-12-16 2012-06-26 엘지전자 주식회사 Solar cell and manufacturing mathod thereof
JP2013179348A (en) * 2008-03-21 2013-09-09 Alliance For Sustainable Energy Llc Anti-reflection etching of silicon surfaces catalyzed with ionic metal solutions
JP2014512673A (en) * 2011-03-08 2014-05-22 アライアンス フォー サステイナブル エナジー リミテッド ライアビリティ カンパニー Efficient black silicon photovoltaic device having improved blue sensitivity
KR101763319B1 (en) 2011-01-31 2017-08-01 한양대학교 산학협력단 Method for manufacturing a solar cell by electrochemically etching

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101002682B1 (en) * 2008-08-28 2010-12-21 삼성전기주식회사 Solar cell and manufacturing method thereof
JP5340103B2 (en) * 2009-09-30 2013-11-13 東京エレクトロン株式会社 Solar cells
JP5300681B2 (en) * 2009-09-30 2013-09-25 東京エレクトロン株式会社 Method of manufacturing a solar cell
US9034216B2 (en) * 2009-11-11 2015-05-19 Alliance For Sustainable Energy, Llc Wet-chemical systems and methods for producing black silicon substrates
JP5424270B2 (en) 2010-05-11 2014-02-26 国立大学法人東京農工大学 Semiconductor solar cell
CN101976703B (en) * 2010-07-28 2011-12-14 常州天合光能有限公司 Process of antireflection coating battery capable of reducing surface recombination
CN101964367A (en) * 2010-08-23 2011-02-02 中国科学院微电子研究所 Substrate with porous structure and preparation method thereof
WO2012102280A1 (en) 2011-01-26 2012-08-02 株式会社Sumco Solar cell wafer and method for manufacturing same
CN102820370B (en) * 2011-06-08 2015-01-14 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 Texture surface making treatment method for silicon wafer
CN106653939B (en) * 2016-11-17 2018-03-27 横店集团东磁股份有限公司 One kind of crystalline silicon solar cells is applied to a thermal oxidation process

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06104463A (en) * 1992-09-18 1994-04-15 Hitachi Ltd Solar battery and manufacture thereof
JP2000332223A (en) * 1999-03-31 2000-11-30 Samsung Electronics Co Ltd Multilayer structure wafer having thick sacrificial layer using porous silicon or porous silicon oxide, and manufacture of the wafer
JP2003197932A (en) * 2001-12-25 2003-07-11 Kyocera Corp Solar battery element and method for manufacturing the same
JP2005072388A (en) * 2003-08-26 2005-03-17 Kyocera Corp Method for manufacturing solar battery element
JP2005136062A (en) * 2003-10-29 2005-05-26 Sharp Corp Manufacturing method of solar battery
JP2005150614A (en) * 2003-11-19 2005-06-09 Sharp Corp Solar battery, and manufacturing method thereof

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990016619A (en) * 1997-08-18 1999-03-15 손욱 The method of manufacturing the field emission device using a porous silicon
EP0933822A3 (en) * 1998-01-20 1999-12-15 Sharp Corporation Substrate for forming high-strenght thin semiconductor element and method for manufacturing high-strength thin semiconductor element
KR100922346B1 (en) * 2002-04-03 2009-10-21 삼성에스디아이 주식회사 Solar cell and fabrication method thereof
KR100677374B1 (en) * 2005-11-14 2007-01-26 준 신 이 Manufacturing method of porous solar cells using thin silicon wafer

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06104463A (en) * 1992-09-18 1994-04-15 Hitachi Ltd Solar battery and manufacture thereof
JP2000332223A (en) * 1999-03-31 2000-11-30 Samsung Electronics Co Ltd Multilayer structure wafer having thick sacrificial layer using porous silicon or porous silicon oxide, and manufacture of the wafer
JP2003197932A (en) * 2001-12-25 2003-07-11 Kyocera Corp Solar battery element and method for manufacturing the same
JP2005072388A (en) * 2003-08-26 2005-03-17 Kyocera Corp Method for manufacturing solar battery element
JP2005136062A (en) * 2003-10-29 2005-05-26 Sharp Corp Manufacturing method of solar battery
JP2005150614A (en) * 2003-11-19 2005-06-09 Sharp Corp Solar battery, and manufacturing method thereof

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013179348A (en) * 2008-03-21 2013-09-09 Alliance For Sustainable Energy Llc Anti-reflection etching of silicon surfaces catalyzed with ionic metal solutions
KR20120067619A (en) * 2010-12-16 2012-06-26 엘지전자 주식회사 Solar cell and manufacturing mathod thereof
KR101658677B1 (en) 2010-12-16 2016-09-21 엘지전자 주식회사 Solar cell and manufacturing mathod thereof
KR101763319B1 (en) 2011-01-31 2017-08-01 한양대학교 산학협력단 Method for manufacturing a solar cell by electrochemically etching
JP2014512673A (en) * 2011-03-08 2014-05-22 アライアンス フォー サステイナブル エナジー リミテッド ライアビリティ カンパニー Efficient black silicon photovoltaic device having improved blue sensitivity

Also Published As

Publication number Publication date Type
EP2181464A2 (en) 2010-05-05 application
EP2181464A4 (en) 2015-04-01 application
WO2009025502A3 (en) 2009-04-23 application
WO2009025502A2 (en) 2009-02-26 application

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20100243040A1 (en) Solar cell and fabrication method thereof
US20100258177A1 (en) Solar cell and method of manufacturing the same
US4468853A (en) Method of manufacturing a solar cell
US20070137692A1 (en) Back-Contact Photovoltaic Cells
US20090194162A1 (en) Method to form a photovoltaic cell comprising a thin lamina
US20070295399A1 (en) Back-Contact Photovoltaic Cells
US20080216893A1 (en) Process for Manufacturing Photovoltaic Cells
US20090056800A1 (en) Surface Passivation of Silicon Based Wafers
US20110139230A1 (en) Ion implanted selective emitter solar cells with in situ surface passivation
US20050189013A1 (en) Process for manufacturing photovoltaic cells
Bilyalov et al. Multicrystalline silicon solar cells with porous silicon emitter
US20100024880A1 (en) Solar cell and method for manufacturing the same
US20110139229A1 (en) Selective emitter solar cells formed by a hybrid diffusion and ion implantation process
JP2001267610A (en) Solar battery
CN101548392A (en) Solar cell and method for manufacturing the same
US20110100457A1 (en) Back contact solar cell and fabrication method thereof
US20090056797A1 (en) Photovoltaic Thin-Film Solar Cell and Method Of Making The Same
Ramizy et al. New optical features to enhance solar cell performance based on porous silicon surfaces
JP2005183469A (en) Solar cell
US20080245408A1 (en) Method for manufacturing single-crystal silicon solar cell and single-crystal silicon solar cell
JP2005136081A (en) Method for manufacturing solar cell
JP2010186900A (en) Solar cell and method of manufacturing the same
CN101667602A (en) Polysilicon solar cell and preparation method thereof
US20080271780A1 (en) Photovoltaic Cell and Production Thereof
US20090260681A1 (en) Solar cell and method for manufacturing the same

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120118

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120221

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20120710